Когда на трассах Гран-при стали доминировать немецкие команды Mercedes-Benz и Auto Union, компания Alfa Romeo задумалась о создании мощной гоночной машины, способной составить им конкуренцию. Над проектом работала Scuderia Ferrari, поэтому сбоку на машине был изображён гарцующий жеребец - будущая эмблема марки Ferrari.

В 30-х гг. производители стремились повысить мощность своих автомобилей за счёт увеличения количества цилиндров, разрабатывая 12-ти и 16-цилиндровые силовые агрегаты. Alfa Romeo пошла по другому пути: Энцо Феррари и Луиджи Бацци построили автомобиль с двумя рядными 8-цилиндровыми двигателями. Эта идея уже применялась ранее на Bugatti Type 45, под капотом которой параллельно стояли два мотора. В отличие от неё, на Alfa Romeo 16C Bimotore один двигатель располагался под капотом, а другой - за сиденьем водителя над задней осью. Каждый из них имел рабочий объём 3165 см3 и оснащался карбюратором Weber и нагнетателем Рутса, развивая 270 л.с. Суммарный объём цилиндров составлял 6.3 л., а мощность - 540 л.с. - больше, чем у любой гоночной машины тех лет. Устройство трансмиссии тоже было необычным: с коробкой передач соединялись два карданных вала, причём каждый из них вращал своё заднее колесо. Bimotore получила независимую переднюю подвеску типа Dubonnet и гидравлические барабанные тормоза на всех колёсах. С обеих сторон вдоль всего кузова были смонтированы два бензобака, компенсировавшие огромный расход топлива.

Из-за большой мощности и веса у Alfa Romeo Bimotore постоянно возникали проблемы с шинами, и она не смогла победить основных конкурентов - Mercedes-Benz W25 и Auto Union Type B. Первый раз машина вышла на трассу в мае 1935 г. в Гран-при Туниса, но после тестирования её заменили на старую Alfa Romeo P3. Через неделю на Гран-при Триполи команда Феррари выступала в полном составе: четыре Alfa Romeo P3 и две новых Bimotore. После напряжённых поединков Тацио Нуволари и Ахилла Варци, а потом Варци и Караччиолы, победа досталась немецким командам. Первое и третье места заняли соответственно Караччиола и Фаджиоли на Mercedes-Benz, второе - Варци на Auto Union, а Нуволари и Широн на Alfa Romeo пришли четвёртым и пятым. Следующая гонка на треке Авус в Берлине закончилась победой Фаджиоли, хотя следом за ним финишировал Широн на Alfa Romeo Bimotore. На этом гоночная карьера Bimotore закончилась, а Нуволари выиграл Гран-при Германии 1935 г. на Alfa Romeo P3.

В июне 1935 г. была подготовлена специальная облегчённая версия Bimotore с аэродинамическим обтекателем за головой водителя, представленная на фото. Она достигла максимальной скорости в 364 км/ч на дороге из Флоренции в Ливорно. На сегодняшний день сохранились две Alfa Romeo Bimotore - одна в Англии, а другая в музее Alfa Romeo в Италии.