La produzione dell'auto sportiva Alfa Romeo GTA venne portata avant dal 1965 al 1975. Per un decennio l'auto fu al primo posto in varie competizioni a livello mondiale, tenendo testa anche a modelli più recenti. L'assemblaggio venne portato avanti nelle fabbriche italiane dell'azienda. In totale, vennero realizzati 1735 esemplari di questo modello.

La presentazione del prototipo avvenne nel 1962. L'automobile venne progettata sulle basi dell'Alfa Romeo Giulia. Lo sviluppo del design dell'auto venne diretto da Giorgetto Giugiaro del Gruppo Bertone. Il modello di serie dell'Alfa Romeo GTA venne presentato ad Amsterdam nel febbraio 1965. L'automobile venne prodotta unicamente in versione coupé.

L'azienda produsse anche una versione da strada (Stradale) ed una da corsa (Corsa) dell'Alfa Romeo GTA. Le leghe d'alluminio vennero ampiamente utilizzate nella costruzione delle auto per ridurne il peso. Per connettere gli elementi in acciaio ed alluminio vennero utilizzati dei rivetti.

Alcuni elementi del gruppo motopropulsore furono realizzati il leghe di magnesio. La maggior parte delle modificazioni da gara dell'Alfa Romeo GTA presentavano delle vetrate in plastica. L'automobile era dotata di cerchi in lega leggera. Di conseguenza, il peso dell'auto era di soli 795 chilogrammi.

Il motore venne collocato sulla parte frontale della carrozzeria dell'Alfa Romeo GTA, mentre la trazione era posteriore. Le ruote di tutti i modelli montavano dei freni a disco. Il veicolo montava sospensioni a molla indipendenti con barra anti-rollio sulle ruote anteriori, mentre su quelle posteriori presentava delle sospensioni a molla con ammortizzatori telescopici.

I modelli Alfa Romeo GTA riscossero un grande successo nelle competizioni sportive vincendo varie competizioni in Africa e Sud America. La modificazione sportiva Alfa Romeo GTA 1300 Junior portò il suo team alla vittoria nel Campionato Europeo del 1972.

La modificazione Alfa Romeo GTA SA, capace di una velocità massima di 240 km/h era il modello più raro. Nel periodo compreso tra il 1968 ed il 1969 la compagnia assemblò 10 auto in totale esclusivamente per essere utilizzate in competizioni sportive. Nel 1975 la produzione del modello venne interrotta.