Jedno z pierwszych wielkich zwycięstw na ramie Colnago miało miejsce w 1957 r., kiedy Gastone Nencini wygrał wyścig rowerowy Giro d’Italia w 1957 r. na rowerze Colnago. W 1960 r. Colnago zyskało większe uznanie, gdy Luigi Arienti zdobył złoty medal na Olimpiadzie w Rzymie na rowerze Colnago. Pod koniec lat sześćdziesiątych Colnago było powszechnie uważane za jednego z konstruktorów najlepszych na świecie stalowych ram do wyścigów szosowych.
W czasie, gdy Ernesto był głównym mechanikiem zespołu Molteni, kolarze tacy jak Gianni Motta ścigali się na rowerach Colnago. Zwycięstwo Michele Dancelli’ego w wyścigu Mediolan-San Remo w 1970 roku na rowerze Colnago dla drużyny Molteni zainspirowało Colnago do zmiany logo na słynne „Asso di Fiori”. Po upadku drużyny Faema, Eddie Merckx dołączył do drużyny Molteni, a to, co z tego wynikło, było wzajemną innowacją – jak opisuje to Colnago: „Merckx był wschodzącym mistrzem, a ja byłem wschodzącym konstruktorem rowerów. To był prawdziwy zaszczyt pracować dla tak wielkiego mistrza, jakim był Merckx. Pomogło nam to w rozwoju… kiedy stworzyliśmy specjalne widelce i specjalne rowery”. Należała do nich superlekka stalowa rama, na której Merckx w 1972 roku pobił rekord świata w jeździe jednogodzinnej.
Z rosnącą reputacją wynikającą ze zwycięstw w wyścigach, Colnago wkroczyło na rynek rowerów produkcyjnych. W Stanach Zjednoczonych, na początku lat siedemdziesiątych nastąpił kolejny boom rowerowy, a Colnago „wypuszczało rowery, jakby przyszłość ludzkości była zagrożona”. Podstawą linii Colnago w latach 70-tych był model Super, a następnie Mexico, nazwany tak na cześć udanej próby przekroczenia godziny. Dodano także inne modele, w tym Superissimo i Esa Mexico. Podczas gdy wykończenie tych wczesnych Colnago może być zmienne, były to wspaniałe rowery do jazdy i rozwinęły kultowe naśladownictwo.
W 1979 roku Ernesto Colnago przedstawił papieżowi Janowi Pawłowi II niestandardowy, pozłacany stalowy rower.
W odpowiedzi na krytykę, że jego ramy nie były wystarczająco sztywne, następny Colnago eksperymentował ze sposobami zmiany zachowania komponentów ramy. W 1983 r. wprowadził model Oval CX z górną rurą o owalnym kształcie, aby dodać sztywności. Następnie eksperymentował z różnymi ramami z karbowaną rurą, które stały się modelami produkcyjnymi jako ich topowe ramy, zaczynając od „Super Profil” i „Master”. Później „Master-Light”, Master Olympic i Master Più rozszerzyły gamę. Colnago zbudowało ramę z rur Columbus, na której Giuseppe Saronni zdobył mistrzostwo świata w zawodowym wyścigu szosowym w 1982 r., a po tym wydarzeniu powstała krótkotrwała kolekcja rowerów sygnowanych nazwiskiem Saronni. W 1983 roku Giuseppe Saronni wygrał etapowy wyścig Giro d’Italia na rowerze Colnago. Stalowe ramy wygrywające wyścigi zapewniły Colnago reputację: „Eddy Merckx i Giuseppe Saronni wygrali między sobą 719 wyścigów w latach 1965-1988, a większość z tych zwycięstw odnieśli na stalowych Colnago. Ernesto Colnago po raz pierwszy zaprojektował ramę Master w 1982 roku jako zamiennik modelu Mexico, który został nazwany na cześć udanego rekordu godzinnego Eddy’ego Merckxa w mieście Meksyk. W ciągu 17 lat w zawodowym peletonie, Master odniósł setki zwycięstw i niewiele jest rowerów, które mają taki dorobek.”:
Od lat 80-tych Colnago kontynuowało produkcję wysokiej klasy rowerów stalowych, ale zaczęło też produkować ramy rowerowe z materiałów innych niż stal, w tym z tytanu, aluminium, karbonu i materiałów mieszanych. Jedna z unikalnych ram z tego okresu, Bititan, ma podwójną tytanową rurę dolną. Karbowane i nadwymiarowe rury zostały zastosowane w modelu Tecnos – jednym z najlżejszych produkowanych rowerów stalowych. Podobnie karbowane, nadwymiarowe rury aluminiowe zastosowano w ramie Dream. W 1981 roku Colnago stworzyło prototyp CX Pista – roweru z włókna węglowego typu full monocoque z kołami tarczowymi, który został zaprezentowany na targach rowerowych w Mediolanie. Następnie Colnago współpracowało z Ferrari przy opracowywaniu nowej technologii włókna węglowego, a Ernesto przypisuje inżynierom Ferrari wyzwanie dotyczące konstrukcji widelca, które doprowadziło do powstania innowacyjnego stalowego widelca Precisa z prostymi łopatkami (1987). Colnago eksperymentowało również z ramami wielomateriałowymi, w tym CT-1 i CT-2 z tytanowymi rurami głównymi, widelcami i tylnymi widełkami z włókna węglowego oraz podobnie skonstruowaną (choć krótko działającą) ramą Master ze stalowymi rurami głównymi, widelcami i widełkami z włókna węglowego.
Wczesne próby Colnago z ramami z włókna węglowego nie zakończyły się komercyjnym sukcesem, ale wyciągnięte wnioski znalazły odzwierciedlenie we flagowych ramach, takich jak C-40, najbardziej poszukiwanym rowerze (1994), i jego następcy, C-50 (2004) – odpowiednio nazwanych na 40- i 50-lecie firmy Colnago w budowie rowerów. Te ramy z włókna węglowego wyznaczyły nowe standardy doskonałości. Zostały one zbudowane przy użyciu zmodyfikowanej formy tradycyjnej konstrukcji ram rowerowych, zastępując końcówki z włókna węglowego stalowymi odlewami mikroinfuzyjnymi, a „rurki” z włókna węglowego złożonymi rurkami stalowymi stosowanymi w konstrukcji ram stalowych. Podobne techniki konstrukcyjne zastosowano w najnowszej ofercie, modelu C59, nazwanym (jak poprzednio) od roku produkcji. Podczas gdy upowszechnienie ram karbonowych uważamy za oczywiste, ich sukces nie był przesądzony:
„Kiedy zbudowaliśmy C40, byliśmy jedynymi, którzy budowali ramy karbonowe i wszyscy mechanicy i technicy konkurencji mówili, że byłyby one zbyt niebezpieczne, aby używać ich na brukowanych drogach, zwłaszcza z prostymi karbonowymi widelcami. Była firma, która chciała zamontować amortyzowane widelce w rowerze, ale ja nie chciałem mieć amortyzowanych widelców w C40. W noc poprzedzającą Paryż-Roubaix zadzwonił do mnie pan Squinzi, szef Mapei, i wyraził swoje obawy co do zastosowania tak delikatnie wyglądającej rzeczy. Powiedziałem mu, że przeprowadziliśmy wszystkie możliwe testy ramy i widelca i byliśmy pewni, że nie będzie żadnych problemów. Musiałem wziąć osobistą odpowiedzialność za to, co się stanie i spędziłem całą noc martwiąc się o to, ledwo mogąc zasnąć. Ale kiedy usłyszałem, że w ucieczce jest 4 kolarzy Mapei, wiedziałem, że mogę się zrelaksować.”
C40 wygrał 5 edycji Paryż-Roubaix w ciągu 6 lat. Co zaskakujące, zwycięstwo Tadeja Pogačara w Tour de France w 2020 r. było pierwszym przypadkiem, gdy zwycięzca klasyfikacji generalnej jechał na rowerze marki Colnago, ponieważ Merckx jeździł na rowerach innych marek.
Wywiad z Ernesto Colnago, w którym opisuje on różne ikony Colnago (nakręcony w muzeum fabrycznym) jest dostępny na YouTube tutaj.