Frontrunners Donald Trump och Ben Carson, utan politisk erfarenhet, var under attack från början.
Ohio guvernör John Kasich fördömde deras "fantasy skatteplaner" och tillade: "Vi kan inte välja någon som inte vet hur man gör jobbet."
Mr Carson, en pensionerad neurokirurg som har passerat Mr Trump i nationella val, hade en lugn natt i Boulder.
Hans skatteförslag, som bygger på biblisk tionde, fördömdes av Kasich, som också avfärdade Trumps plan att deportera 11 miljoner papperslösa invandrare och bygga en mur vid gränsen till Mexiko.
De fem viktigaste konfrontationerna
Politiska vänskapsband var ansträngda av några av de testy utbytena, särskilt en mellan f.d. Florida guvernör Jeb Bush och Florida Senator Marco Rubio.
Bush uppmanade Rubio att en gång i tiden säga upp sig från senaten på grund av hans dåliga röstresultat.
Media var också i skottlinjen - Texas senator Ted Cruz fick kvällens största applåder när han attackerade värdarna, CNBC för att väcka konfrontation.
"De frågor som har ställts hittills i denna debatt illustrerar varför det amerikanska folket inte litar på medierna. Det här är ingen burmatch."
Fiendskapen mot CNBC fortsatte efter debatten då Reince Priebus, ordförande i den republikanska nationalkommittén, klagade över "gotcha-frågorna".
Twin tävlingar utspelas på scenen i Colorado - en kamp för att bli kandidat till den republikanska etablissemanget och en kamp för att bli standard bärare av den radikala högern.
I den första tävlingen, Jeb Bush levererade en annan listlös prestation som kommer att djupt oroa hans donatorer, och ett överlagt beslut att attackera sin vän och rival Marco Rubio för frånvaro från hans dag jobb som Florida senator tillbaka sparkade dåligt. Det verkade så påhittat, som Rubio, en stor vinnare ikväll, skickligt påpekade.
I etableringstävlingen var det det avgörande utbytet av natten, och kommer att förbättra Rubios växande växt och ytterligare minska Bush. New Jerseys guvernör Chris Christie överträffade också Bush.
När det gäller ett mullrande i Rockies mellan Donald Trump och kandidaten som upplöste honom i vallokalerna, Ben Carson, det aldrig utspelade sig. Trump var lågmäld - det verkade nästan som om han tröttnar på processen. Carson försvann för en stor del av debatten.
Texas- senatorn Ted Cruz kanske kände en chans att tvinga sig själv, och gav ut en impulsiv attack på debatt- och medias moderatorer för sin liberala fördomsfullhet. På tal om hans pånyttfödde far kommer att ha imponerat på evangelikaler. Det här var de bästa två timmarna av Cruz-kampanjen hittills.
Men kvällens huvudrubrik kommer från Jeb Bush. Han behövde ge energi till sin kampanj ikväll, och han misslyckades.
Andra höjdpunkter var:
De fyra republikanska kandidater som var de lägsta i världen hamnade i en tidig debatt.
Lindsey Graham, senator från South Carolina, fick mest skratt, särskilt när han sa att den demokratiska kandidaten Bernie Sanders "gick till Sovjetunionen på sin smekmånad och jag tror inte att han någonsin kom tillbaka".
Primär röstning börjar i februari i Iowa, 10 månader innan nationen går till valurnorna för att rösta på sin nya president.
Amerikanska republikaner har bytt slag i en hetsig presidentdebatt i Colorado som innehöll flera arga utbyten.