В 1968 году кардинально изменился технический регламент, ограничив рабочий объем двигателей гоночных автомобилей тремя литрами. В 1970 году в Ferrari решили пойти путём Porsche, и построить 25 автомобилей с двигателем рабочим объёмом в 5 литров для того, чтобы получить одобрение автомобиля пятой спортивной категории в FIA. В Ferrari пошли на грандиозный риск, инвестируя в этот проект совместно с Fiat, рассчитывая продать лишние экземпляры автомобилей фанатам бренда. Ferrari 512S - это очередная попытка проявления несогласия, нежелание подчиниться техническому регламенту. Кстати, Ferrari 512 - самый быстрый автомобиль, из когда-либо построенных в Ferrari, c максимальной скоростью более 378 км/ч. Сборка новых автомобилей началась в конце 1969 года. Шасси использовалось аналогичное тому, которое использовалось в P4 - типа полу-монокок. Двигатель представлял собой улучшенный мотор типа 612 Can-Am. Теперь силовой агрегат оборудовался двумя верхними распределительными валами, четырьмя клапанами на цилиндр и системой непрямого впрыска топлива Lucas. Изначально, мощность двигателя равнялась 550 л.с. на 8500 об/мин.

Год спустя, после модификаций, был уменьшен вес автомобиля и увеличена мощность, которая выросла до 620 л.с. при 9000 об/мин. Презентация модели 512S прошла на пресс-конференции 6 ноября 1969 года около Маранелло. Шасси было выполнено из трубчатой стальной рамы обшитой легкосплавными панелями около кокпита. После прохождения всех необходимых процедур и получив необходимое подтверждение, начались работы по созданию кузова с применением стекловолоконного материала. Кузов 512S - первый опыт использования стекловолоконных материалов при создании кузова. Все шасси этой модели были построены в конфигурации berlinetta. Практически сразу начались работы по изменению 512S. Первого апреля приложение было принято к рассмотрению в FIA, а в санкционирующих бумагах была отмечена доступность версии spyder модели 512S. Дебют модели Ferrari 512 состоялся 31 января 1970 года, когда пять идентичных автомобилей, принимали участие в 24-х часовом заезде Daytona 24 Hour race. Три из них участвовали от имени компании, две другие от имени покупателей автомобилей, но все они были оборудованы двумя прочными ребристыми спойлерами и двумя дефлекторами на переднем антикрыле.

Только один автомобиль доехал до конца гонки. Пилотируемый Andretti, Arturo Merzario и Jackie Ickx, Ferrari 512 пришёл к финишу третьим. 25 выпущенных автомобилей получили шасси с номерами в диапазоне от 1002 до 1050, причём аж 18 из них участвовали в гонках в 1970 году, пять из них в кузове spyder. Заводская команда использовала девять автомобилей в международной гонке на выносливость. Команды Scuderia Filipinetti и NART использовали для гонок по две машины в гонке. Ecurie Francorchamps (Бельгийский импортёр Ferrari), Escuderia Montjuich, Gelo Racing Team, Earl Cord Racing и Picchio Rosso использовали для гонок по одной машине. В ходе второй гонки сезона 1970 года, в заезде 12-Hour Endurance race в Sebring, Mario Andretti, Nino Vaccarella и Ignazio Giunti пришли первыми в заезде на Ferrari 512S, обогнав при этом Steve McQueen и Peter Revson на Porsche 908 всего на 22 секунды. Позднее, в том же сезоне, в гонке 24 Hours of Le Mans состоялась грандиозная дуэль между Ferrari и Porsche. История эта была изложена в легендарном фильме Le Mans (также известное, как «Французский поцелуй со смертью»). Solar Productions принадлежащая Steve McQueen приобрела несколько 512S моделей для создания фильма. Один автомобиль был уничтожен в ходе съёмок.