Contrairement à l'édition de départ ( la 1100), la nouvelle version était équipée d'un bloc-moteur entièrement repensé, notamment avec des espaces plus larges entre les chemises de cylindres. Ses chambres de combustion hémisphériques, ses soupapes opposées et ses bouchons " masqués " descendaient directement des moteurs de course de Gordini, bien que simplifiés et dépréciés (sur l'insistance de Renault) par l'adoption d'un arbre à cames monté en bloc plutôt que de deux éléments en hauteur. Parmi les autres innovations, mentionnons l'adoption de carburateurs Weber DCOE 40 à la place des Solexes équivalents et d'un alternateur au lieu d'une dynamo. À cela s'ajoute une nouvelle boîte à cinq rapports rapprochés répondant à la critique récurrente de la boite précédente, trop lente entre la 3 et la 4.

La carrosserie du 1300 était dotée d'ailes et de portes plus légères avec un placage supplémentaire en place pour renforcer les zones soumises aux contraintes. Les feux auxiliaires à longue portée étaient devenus des références dans le monde du rallye, de même qu'un réservoir de carburant supplémentaire de 25 litres dans le compartiment du coffre avant, avec un commutateur monté sur le plancher qui était accessible soit au conducteur, soit au copilote. L'ensemble était complété par des roues de 4 1/2 plus larges (au lieu de 4 pouces sur la voiture régulière) et des sièges entièrement inclinables. Les qualités sportives de la Huit Gordini étaient indéniables, certains essais parlant de la " douceur de la turbine "  en référence au pot extérieur qui faisait hurler les 4 cylindres. Doug Nye, particulièrement enthousiaste, a déclaré à Autosport en 1967 : "La direction est délicieusement directe et rapide, tandis que les freins servo-assistés sont les meilleurs que j'aie jamais testés".

La Gordini remporta le Tour de Corse 1964, le premier d'une longue lignée sur cette épreuve. Jusqu'en 67, elle remporte le Rallye dei Fiori et les Trois Villes, Renault se tournant de plus en plus vers (future filiale) Alpine pour ses incursions en compétition.

Mais curieusement, l'auto de rallye est plus célèbre pour les pilotes qu'elle a lancé que pour son palmarès. Les futurs as du rallye comme Guy Fréquelin, Jean-Luc Therier, Jean-Claude Andruet et Jean Ragnotti ont tous appris le métier dans cette voitures. Plus encore, entre 1966 et 1970, la Coupe R8 Gordini one-make series a donné naissance à toute une génération de futures stars françaises de la piste, dont Jean-Pierres Jabouille et Jarier font partie.

Abandonnée définitivement en 1971, la R8 Gordini était déjà un modèle culte. Comme pour la plupart des voitures de compétition, un bon pourcentage d'entre elles ont disparues, et les survivantes sont rares. Ces dernières années, les prix en France ont grimpé en flèche, ce qui a donné naissance à une industrie de la contrefaçon active et croissante. La détection d'un clone est un fléau, même pour les experts, tandis que la rareté des pièces d'origine - en particulier les culasses, les servomoteurs et les garnitures - font que tout ce qui est unique aux Gordini est très précieux. Les volants de direction - l'énorme barre franche qui accompagnait le modèle à l'origine - était souvent la première chose à être abandonnée en faveur de quelque chose de plus petit - et sont donc particulièrement difficiles à trouver.