A la même époque, (1921), Petit voulut construire un véhicule plus perfectionné pour le grand Prix des Cyclecars, et réalisa une voiture à moteur à deux arbres à cames en?tête, de même cylindrée, avec double allumage par magnéto et vilebrequin à deux paliers. Avec une de ces voitures, Lombard gagna la course et aussi une deuxième place (derrière une GN) dans la course des 200 Miles (322 km) à Brooklands. Ces succès furent suivis d'une première et d'une deuxième places dans ces deux courses en 1922, de prix de catégorie dans le Grand Prix des Cyclecars et dans la première Course des 24 Heures du Mans en 1923, à St?Sébastien en 1925, au Mans et à Targa Florio en 1926. 1927 marqua le sommet de la carrière de Salmson en compétition, avec une seconde et troisième places en classification générale au Mans (gagnant également en catégorie et en coupe Biennale) et une deuxième place dans la Coupe de la Commission Sportive, basée sur des consommations de carburant.

La firme construisit également une voiture de course 750 cm3 pour le Grand Prix des Cyclecars en 1923, elle gagna dans sa catégorie mais ne fut jamais réalisée commercialement, pas plus d'ailleurs que l'ingénieuse Petit l927, à moteur 8 cyl. en ligne, 1100 cm3, double arbre à cames entête, double carburateur avec soupapes desmodromiques, qui était annoncée comme donnant 140 ch à 8000 tr/mn.

Le développement des voitures de tourisme Salmson se fit en direction des arbres à cames jumelés en?tête, avec l'apparition en 1923 de la 10/15 1,2 1.; il n'y avait toujours pas de différentiel ni de freins sur les roues avant ( bien que ceux?ci aient par la suite été montés sur les voitures de course) mais il y avait un starter sur les voitures de série et les ressorts cantilever avaient été remplacés par des ressorts semi?elliptiques. A partir de 1925, la voiture de sport 1100 cm3 à double arbre à cames renforça ses positions et, en 1926, l'adoption d'un radiateur capoté compléta l'allure classique de ces voitures. Il y eut des modifications dans les spécifications, mais tous les modèles de sport eurent des freins sur les roues avant, des pneus ballon, des ponts arrière sans différentiel, allant de la Grand Prix à trois vitesses, avec graissage par barbotage et vilebrequin deux paliers, dépassant 112 km/h, à la Grand Prix spéciale et à la San Sebastian, qui avait une lubrification entièrement sous pression et 4 vitesses, cette dernière voiture existant également avec carburateur Cozette. Entre temps, la 10/15 avait été dotée de freins sur les roues avant et, à la fin de 1926, la grosse 12/24 fut équipée d'un différentiel, elle avait un dyna-démarreur, un radiateur en V, et un empattement de 2,844 m qui permettait une carrosserie plus spacieuse.

La vague des petites voitures de sport françaises disparut aussi vite qu'elle était venue, bien que Salmson ait gagné une fois de plus la Coupe de la Biennale au Mans en 1928, et que les modèles de sport à double arbre à cames aient encore figuré dans les catalogues anglais jusqu'en 1931.L'apparition de la Midget M.G. marqua la fin complète des ventes de la Salmson et la firme, comme Amilcar, s'essaya alors à la construction de petites machines luxueuses: une 6 cyl. 1,6 1, double arbre à cames parue en 1929, ne dura qu'une saison; mais son successeur, la 54 dura plus longtemps. Elle conservait le moteur à double arbre à cames, le vilebrequin à trois paliers, l'allumage par magnéto, le graissage à carter sec et une boîte à trois vitesses. Toutefois, vendue généralement avec une carrosserie de type conduite intérieure, elle n'était pas très rapide pour son prix. En 1923, devenue plus importante sous la forme de la S4C 1,5 l, 4 vitesses, avec réservoir à 1'arrière, elle fut à la base des Salmson anglaises 12 CV, fabriquées à Raynes Park à partir de 1934. La S4D de 1,6 l de 1935 avait toujours une magnéto, mais elle était caractérisée par une suspension avant indépendante transversale et une boîte électrique Cotal à 4 vitesses. Des conduites intérieures à double arbre à cames en?tête, avec deux dimensions de moteurs, figuraient au catalogue en 1939. La plus grosse annonçait 2,3 170 ch et des freins hydrauliques. Les mêmes modèles réapparurent en 1946, époque à laquelle quelques voitures de compétition de 90 ch CV avec un moteur de 2,3 l furent fabriquées. Un peu plus d'un millier de Salmson trouvèrent des clients en 1950, mais ensuite le déclin fut rapide.

Une nouvelle Randonnée 2,2 1 avec moteur en alliage léger et boîte de vitesses Cotal sortit en 1951, et 1953 vit l'apparition du coupé aérodynamique G 72 avec suspension arrière semi?elliptique au lieu de cantilever, des roues à rayons métalliques et une version mise au point du moteur à double arbre à cames de 105 ch et bon pour plus de 160 km/h. Ce modèle fut fabriqué en petit nombre jusqu'en 1957, mais une année auparavant la fin en avait été annoncée lorsque Renault avait racheté la firme. Les dernières Salmson furent une version à long empattement de la G72 avec une carrosserie conduite intérieure 4 portes.

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