Yksi ensimmäisistä suurista voitoista Colnagon rungolla ajettiin vuonna 1957, kun Gastone Nencini voitti Giro d’Italia -pyöräilykilpailun vuonna 1957 Colnagon pyörällä. Vuonna 1960 Colnago saavutti lisää tunnustusta, kun Luigi Arienti ajoi Rooman olympialaisissa kultamitaliin Colnagon polkupyörällä. 1960-luvun lopulla Colnagoa pidettiin yleisesti yhtenä maailman parhaiden teräksisten maantiepyöräilyrunkojen rakentajista.
Kun Ernesto toimi Moltenin tiimin päämekaanikkona, kuljettajat, kuten Gianni Motta, ajoivat kilpaa Colnagon pyörillä. Michele Dancellin voitto Colnagolla Milanon ja San Remon välisessä kilpailussa vuonna 1970 Moltenin tiimille innoitti Colnagoa muuttamaan logonsa nykyään tunnetuksi ”Asso di Fiori” eli ristin ässäksi. Faema-tiimin lopettamisen jälkeen Eddie Merckx liittyi Molteni-tiimiin, ja mitä seurasi, oli molemminpuolista innovointia – kuten Colnago kuvailee: ”Merckx oli nouseva mestari, ja minä olin nouseva pyöränrakentaja. Oli siis todellinen kunnia työskennellä Merckxin kaltaisen suuren mestarin kanssa. Se auttoi meitä kasvamaan… kun teimme erikoishaarukoita ja erikoispyöriä.” Näihin kuului myös superkevyt teräsrunko, jota Merckx käytti vuonna 1972 rikkoessaan yhden tunnin maailmanennätyksen.
Kilpailuvoittojensa kasvattaman maineen myötä Colnago syöksyi tuotantopyörien markkinoille. Yhdysvalloissa seitsemänkymmentäluvun alussa koettiin toinen pyöräbuumi, ja Colnago ”pumppasi pyöriä kuin ihmiskunnan tulevaisuus olisi vaakalaudalla”. Colnagon malliston kantava voima 1970-luvulla oli Super, jota seurasi Mexico, joka sai nimensä onnistuneen tuntiyrityksen kunniaksi. Muita malleja lisättiin, kuten Superissimo ja Esa Mexico. Vaikka näiden varhaisten Colnagojen viimeistely saattoi olla vaihtelevaa, ne olivat loistavia ajopyöriä, ja niille kehittyi kulttimainen kannattajakunta.
Vuonna 1979 Ernesto Colnago lahjoitti paavi Johannes Paavali II:lle erikoisvalmisteisen, kullattua terästä olevan polkupyörän.
Vastatakseen kritiikkiin, jonka mukaan Colnagon rungot eivät olleet tarpeeksi jäykkiä, Colnago kokeili seuraavaksi tapoja, joiden avulla voitaisiin muuttaa rungon komponenttien käyttäytymistä. Vuonna 1983 hän esitteli Oval CX:n, jossa oli ovaalin muotoinen yläputki jäykkyyden lisäämiseksi. Sen jälkeen hän kokeili erilaisia puristetuilla putkilla varustettuja runkoja, joista tuli tuotantomalleja niiden huippurunkoina, alkaen ”Super Profilista” ja ”Masterista”. Myöhemmin ”Master-Light”, Master Olympic ja Master Più laajensivat valikoimaa. Colnago rakensi Columbuksen putkista rungon, jota Giuseppe Saronni käytti voittaessaan ammattilaisten maantieajon maailmanmestaruuden vuonna 1982, ja sen jälkeen lyhytikäinen pyörämallisto merkittiin Saronnin nimellä. Vuonna 1983 Giuseppe Saronni voitti Giro d’Italian etappikilpailun Colnagon pyörällä. Teräsrungot, joilla voitettiin kilpailuja, tekivät Colnagon maineen tunnetuksi: ”Eddy Merckx ja Giuseppe Saronni voittivat 719 kilpailua vuosina 1965-1988, ja suurin osa näistä voitoista ajettiin teräksisellä Colnagolla. Ernesto Colnago suunnitteli Master-rungon ensimmäisen kerran vuonna 1982 korvaamaan Meksiko-rungon, joka oli nimetty Eddy Merckxin menestyksekkään Meksikon kaupungin tuntiennätyksen mukaan. 17 vuoden aikana ammattilaispelotonissa Masterilla ajettiin satoja voittoja, ja vain harvoilla pyörillä on tällainen palmares.”:
Vaikka Colnago jatkoi 1980-luvulta lähtien korkealuokkaisten teräspyörien valmistusta, he alkoivat valmistaa pyöränrunkoja, joissa käytettiin muitakin materiaaleja kuin terästä, mukaan lukien titaania, alumiinia, hiiltä ja sekamateriaaleista valmistettuja runkoja. Yhdessä ainutlaatuisessa tämän ajanjakson rungossa, Bititanissa, on kaksinkertainen titaaninen alaputki. Puristettuja ja ylimitoitettuja putkia käytettiin Tecnos-mallissa, joka oli yksi kevyimmistä tuotetuista teräspyöristä. Vastaavasti puristettuja ylisuuria alumiiniputkia käytettiin Dream-rungossa. Vuonna 1981 Colnago valmisti prototyypin CX Pista – täysmonokokki hiilikuitupyörän, jossa oli levypyörät ja joka esiteltiin Milanon pyöränäyttelyssä. Myöhemmin Colnago teki yhteistyötä Ferrarin kanssa uuden hiilikuituteknologian kehittämiseksi, ja Ernesto kiittää heidän insinöörejään myös siitä, että he haastoivat hänet haarukan suunnittelussa, mikä johti Colnagon innovatiiviseen Precisa-suorateräshaarukkaan (1987). Colnago kokeili myös monimateriaalirunkoja, kuten CT-1:tä ja CT-2:ta, joissa oli titaaniset pääputket, hiilikuituhaarukat ja -taustatukivarret, sekä vastaavalla tavalla rakennettua (vaikkakin lyhytikäistä) Master-runkoa, jossa oli teräksiset pääputket, hiilikuituhaarukat ja -taustatukivarret.
Colnagon varhaiset kokeilut hiilikuiturunkojen parissa eivät olleet kaupallisesti menestyksekkäitä, mutta saadut kokemukset on otettu huomioon Colnagon lippulaivarungoissa, kuten C-40:ssä, kysytyimmässä polkupyörässä (1994), ja sen seuraajassa, C-50:ssä (2004) – jotka on nimetty Colnagon 40. ja 50. vuosipäivän kunniaksi polkupyöränrakennuksessa. Nämä hiilikuiturungot asettavat uudet huippuosaamisen standardit. Niissä käytettiin perinteisen polkupyörärunkorakentamisen muunneltua muotoa, jossa hiilikuitukorvakkeet korvasivat mikroinfuusiovaletun teräksen ja hiilikuituiset ”putket” korvasivat teräsrunkorakentamisessa käytetyt monimutkaiset teräsputket. Samanlaisia rakennustekniikoita käytetään uusimmassa C59-mallissa, joka on nimetty (kuten aiemminkin) valmistusvuotensa mukaan. Vaikka pidämme hiilarirunkojen yleistymistä itsestäänselvyytenä, niiden menestys ei ollut itsestäänselvyys:
”Kun rakensimme C40:n, olimme ainoat, jotka rakensivat hiilarirunkoja, ja kaikki mekaanikot ja kilpailevien yritysten teknikot sanoivat, että niitä olisi liian vaarallista käyttää mukulakivisillä teillä, varsinkin suorien hiilihaarukoiden kanssa. Eräs yritys halusi asentaa pyörään jousitetut haarukat, mutta minä en aikonut ottaa jousitettuja haarukoita C40:een. Pariisin ja Roubaix’n välisiä kilpailuja edeltävänä iltana Mapein pomo Squinzi puhui minulle puhelimessa ja ilmaisi huolensa siitä, että hänellä olisi huoli tällaisen herkän näköisen vehkeen käytöstä. Kerroin hänelle, että olimme tehneet kaikki mahdolliset testit rungolle ja haarukalle ja olimme varmoja, ettei ongelmia olisi. Minun oli otettava henkilökohtainen vastuu siitä, mitä tapahtuisi, ja murehdin asiaa koko yön ja pystyin tuskin nukkumaan. Mutta kun kuulin, että tauolla oli neljä Mapei-kuljettajaa, tiesin voivani rentoutua.”
C40 voitti viisi Pariisi-Roubaixin osakilpailua kuuden vuoden aikana. Yllättäen Tadej Pogačarin voitto Tour de Francen vuoden 2020 osakilpailussa oli ensimmäinen kerta, kun kokonaiskilpailun voittaja ajoi Colnago-merkkisellä polkupyörällä, sillä Merckxin voitot olivat uudelleen merkityillä pyörillä.
Ernesto Colnagon haastattelu, jossa hän kuvailee erilaisia ikonisia Colnagoja (kuvattu tehdasmuseossa), on saatavilla YouTubessa täällä.