Dopo una parentesi con una Maserati 250 F, nella stagione 1956 nella quale non ebbe molta fortuna, Brabham ritornò alla Cooper con la quale, oltre che a vincere in Formula 2 e con le Sport, partecipò a sette Gran Premi di Formula 1 nel 1958.  L'anno successivo il suo impegno nello sviluppo della Cooper venne premiato. Brabham, con la piccola rivoluzionaria Cooper a motore posteriore, vinse due Gran Premi ed ottenne una serie di piazzamenti che gli consentirono di aggiudicarsi il suo primo campionato mondiale piloti. Brabham, sempre con la stessa squadra dominò anche il campionato successivo vincendo cinque Gran Premi e, nuovamente, il titolo mondiale. Nel 1961 i cambiamenti nel regolamento della Formula 1 non permisero alla Cooper di rimanere competitiva. Nel 1962 Jack , dopo aver corso 5 gare con la Lotus, fondò la sua scuderia ed iniziò a correre con vetture Brabham progettate dal socio Tauranac e da lui stesso sviluppate. 

La prima vittoria di una sua vettura la ottenne comunque Dan Gurney al Gran Premio di Francia. Dopo quattro anni però, nel 1966, il pilota-costruttore ormai quarantenne ritornò a dominare il campionato. Vinse quattro G.P. e si aggiudicò, con la sua Brabham-Repco, il terzo mondiale della sua carriera. Jack Brabham colse ancora due vittorie nel campionato successivo e, dopo aver partecipato ad altri due mondiali, nel 1970 all'età di quarantaquattro anni vinse ancora un G.P. nell'ultimo anno di attività in Formula 1. Sir Jack Brabham, è l'unico pilota di F.1 ad aver vinto un campionato del mondo con una vettura di cui è stato anche costruttore. Brabham, venduta la sua metà dell'azienda al socio Tauranac, è ritornato in Australia. Successivamente è stato azionista della Judd.  I suoi tre figli Geoff, Gary e David hanno seguito le sue orme diventando anch'essi piloti. Il 19 maggio 2014, dopo una lunga lotta contro una malattia al fegato, Sir Jack Brabham si spegne all' età di 88 anni.