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經過賽場的歷練，轉子發動機的可靠性得到了充分認可，接下來馬自達就準備將轉子發動機全面應用到自家車型上了。1969年10月，馬自達在初代Luce的基礎上推出了Rotary Coupe，這款車正是1967年東京車展亮相的RX-87概念車的量產版。這款車配備代號13A的1.3L轉子發動機，最大功率126馬力，最大扭矩172N·m，這也是馬自達唯一一款前置前驅轉子發動機車型，截至1972年停產只投產了不到1000輛。2020年正值馬自達品牌創立100周年，9月底開幕的北京車展上，馬自達帶來了三款經典老車，其中就包括這款稀有的Luce Rotary Coupe（點擊此處了解2020北京車展老車）。

上世紀70年代可謂馬自達轉子發動機大放異彩的黃金年代，同時也是讓馬自達備受打擊的黑暗時期。RX系列車型集中發布于70年代初，RX-2、RX-3和RX-4和RX-5相繼問世，RX系列全部為出口市場的命名方式，如RX-2則是在Capella（馬自達626前身）的基礎上推出的轉子發動機版本車型，RX-3為馬自達Savanna的日規版本，RX-4則是馬自達Luce的日規版，而1975年推出的RX-5則是Cosmo Sport的正統繼任者。轉子發動機雖以小排量高功率著稱，但其較高的油耗也始終讓馬自達感到困擾，這一問題隨著1973年石油危機的爆發變得一發不可收拾。

燃油經濟性更好的經濟型轎車迅速被北美消費者所接受，“胃口大”的馬自達轉子發動機車型一下子就失寵了。由于馬自達對北美市場的過度依賴，導致東洋工業在1975年蒙受了巨大的損失，負債累累處于破產邊緣，得益于住友集團的干預才勉強被保住了。好在馬自達全面推廣轉子發動機的同時，也并未完全放棄活塞發動機，旗下眾多車型中尺寸較小的Familia和稍大的Capella憑借四缸車型在競爭激烈的70年代繼續打拼，這對于馬自達日后走向全球奠定了一定的基礎。

備受打擊的馬自達決定改變全面推廣轉子發動機的策略，轉子發動機優缺點都非常明顯，經歷過石油危機后馬自達深知，這種特殊的動力系統必然不會成為未來的主流選擇，既然如此那就把這種發動機專門應用在像Cosmo Sport一樣更注重運動性的跑車上吧，也算是不忘初心了。1978年3月，Savanna （RX-3）的繼任者馬自達RX-7橫空出世，這是當時馬自達家族中僅存的一款配備轉子發動機的車型了。初代RX-7最初配備代號12A的1.1L轉子發動機，最大功率101馬力，0-100km/h加速時間9.2秒，最高時速190km/h，加上不到1100kg的車重和50:50的完美配重比，讓RX-7即便有著高油耗的短板，仍能打動無數的消費者。

由于轉子發動機小排量的優勢，初代RX-7在日本市場還算吃得開，消費者購買此車可以享受1.5L以下道路稅減免的政策，同時還能獲得傳統活塞發動機更大的動力，這無疑推動了RX-7的銷量增長，也讓馬自達能夠以轉子發動機繼續保持其特立獨行的品牌精神。北美仍然是馬自達的主要出口市場，因此為了照顧北美用戶，除12A轉子發動機外，只有北美用戶能買到配備137馬力13B-RESI轉子發動機的初代RX-7。1983年9月，初代RX-7最強版本Savanna RX-7 Turbo正式上市，其渦輪增壓器是專門為了應對轉子發動機的特性而開發，渦輪葉片形態經過優化尺寸更小，比傳統活塞發動機的渦輪增壓器轉速提升了20%，不過這款車的生產周期極短，被視為下一代RX-7推出前的解饞之作。

在石油危機的陰霾下，馬自達愣是背道而馳推出油耗高但排量小的跑車，試試證明馬自達這次又賭對了，截至1985年停產，初代馬自達RX-7全球累計銷量47.45萬輛，僅北美用戶就貢獻了37.78萬輛，占RX-7總銷量近80%。1985年10月，代號FC3S的第二代RX-7橫空出世，由于造型與保時捷944極為相似，也讓這款車有了“窮人的保時捷”的稱號。前后配重比50.5:49.5，具備后輪轉向的后懸架以及日本首款采用四活塞鋁制卡鉗的車型，馬自達繼續將RX-7塑造為一款專注于操控性的真·跑車。當然少不了馬自達引以為傲的轉子發動機了，代號13B-T的1.3L雙渦輪轉子發動機最大功率從最初的185馬力，逐漸進化到205馬力及215馬力。

日本本土市場銷售的RX-7全部配備渦輪增壓轉子發動機，而馬自達最重要的北美市場還提供13B-VDEI（148馬力）和13B-DEI（162馬力）兩款自然吸氣轉子發動機。1987年，為紀念馬自達轉子發動機誕生20周年，公司還推出了RX-7的軟頂敞篷版，截至1992年底停產，第二代RX-7共生產了27.2萬輛，一款跑車在那個年代能取得如此銷量，足以能證明馬自達的轉子道路是成功的。

馬自達始終想要在國際著名賽事上證明其轉子發動機的實力，勒芒24小時耐力賽則是最佳舞臺。繼1986年兩輛馬自達757由于變速箱故障未能完賽以及1988年兩輛767賽車僅有一輛獲得第15名后，馬自達仍未放棄。馬自達787于1990年4月的日本冠軍賽（JSPC）第二輪首次亮相，在英國銀石和葡萄牙埃斯托里爾賽道進行了長達4700多公里的耐久測試，在那一年的實戰中還是因各種故障名次平平。1991賽季馬自達繼續加大對787的研發力度，最終使得著名的787B賽車定型。

馬自達787B搭載代號R26B的四轉子發動機，2.6L（654cc*4）發動機本可以將最大功率壓榨到800馬力，但考慮到耐力賽對賽車耐久性要求較高，因此不得不將功率下調至相對抗造的700馬力。1991年第59屆勒芒24小時耐力賽，馬自達派出了三輛賽車，其中56號賽車是上一年使用的787，55號787B賽車采用日本服裝贊助商Renown的橙綠雙色涂裝，最終這輛787B賽車力克捷豹XJR-12和奔馳C11等勁敵，以362圈完賽獲得了勒芒冠軍，打破了該賽事由歐美廠商壟斷的局面，這也是轉子發動機最后一次參加勒芒24小時耐力賽，從1992年起，國際汽聯就禁止在勒芒比賽中使用轉子發動機。1991年獲勝后，787B冠軍賽車的轉子發動機被公開進行拆解以檢驗其耐久性，經檢驗這臺發動機的磨損相當少，更讓馬自達車迷和轉子擁躉將其視為精神圖騰。

1991年對馬自達來說是不平凡的一年，勒芒奪冠后轉子名揚四海，馬自達在年底順勢推出了代號FD3S的第三代RX-7。原本上一代車型使用的“Savanna”名稱從這一代起不再使用，正式變更為RX-7。RX-7的外觀設計讓你難以相信是上世紀九十年代的產物，只有初期車型的跳燈能夠看出是那個年代跑車設計的風格。全鋁制前后雙叉臂懸架結構源于上代RX-7，發動機蓋、備胎、甚至千斤頂都選用鋁合金材質，因此RX-7可以將車重控制在1240kg，轉子發動機的位置較上一代下移了50mm，使得車身配重比達到完美的50：50。

RX-7的動力系統可謂是全車最大的亮點，代號13B-REW的1.3L雙渦輪增壓轉子發動機最大功率255馬力，最大扭矩為294N·m，這也是全球首款串聯雙渦輪增壓轉子發動機。與發動機相匹配的是一臺5速手動變速箱和4速自動變速箱。1996年RX-7換裝了全新ECU并改進了進氣系統，動力增加至265馬力。1998年RX-7調整了散熱系統，最大功率躍升至280馬力，最大扭矩313N·m，其中Type R車型的馬力重量比進一步減輕至0.3kW/kg，展現出近乎超級跑車的性能。雖然RX-7性能優異，但轉子發動機對高溫極其敏感，最終也因無法適應日漸苛刻的環保法規，加之日本和北美市場對性能跑車的需求大幅下降而停產，1991年至2002年間，第三代RX-7在全球共售出了68589輛，但此后RX-7再無延續。

1997年上任的新總裁詹姆斯·米勒在2000年11月啟動了“千年計劃”，開始著手復興馬自達品牌，在與一眾高管、工程師和海外分公司代表進行了一番討論后，提出馬自達應著重強調其運動性，這似乎很好地貼合了原先轉子發動機時代馬自達的品牌理念。為了全面推行這個新的品牌策略，馬自達終止了正在進行的新車研發工作，用憋大招形容當時的馬自達最貼切了。

2001年10月的第35屆東京車展，馬自達宣布了年輕化的“Zoom-Zoom”新品牌策略，與此同時馬自達Atenza驚艷亮相，Atenza（即海外市場馬自達6）于2002年5月在日本本土上市，眾所周知這款車推出后就一炮而紅。RX-7繼任者RX-8也是在該理念下誕生的，這也是馬自達轉子發動機最后一次被用于其量產車型上，不過這次馬自達并沒將其“T化”，RX-8配備的是一臺代號13B-MSP的1.3L自然吸氣轉子發動機，最終這款另類跑車并未受到消費者的追捧，隨著RX-8在2012年停產，馬自達轉子發動機也成為了絕唱。