这一车型采用多管半硬壳式轻合金底盘，这一设计源于P4 和612 CAN AM，在中央位置搭载合金材质的排量为4993.53 cc的V12发动机，每个气缸搭配4个阀门，提供550匹马力的最大功率，最高时速可达340公里/小时。车身由工程师贾科莫·卡利立（Giacomo Caliri）设计，为了控制重量而选用了玻璃纤维。也是从这一时期开始，车身和底盘部分越来越多地使用了塑料和玻璃纤维。512 S采用封闭式座舱，也有无顶篷的版本，这是当时最具竞争力的超级跑车的原型。 在勒芒24小时耐力赛上，法拉利则推出具有特别空气动力学设计的长车尾车型，以尽可能地提高赛车在Hunaudières直道（超过5公里，没有任何急弯的赛道）上的速度。512 S在迪通拿耐力赛中首次亮相，安德烈蒂（Andretti）、梅萨里奥（Merzario）及埃克斯（Ickx）驾驶的赛车取得了第三名的成绩。随后，在锡布灵（Sebring）12小时耐力赛中，琼蒂（Giunti ）、瓦卡雷拉（Vaccarella）及安德烈蒂驾驶的512 S硬顶版一举夺魁。安德烈蒂在比赛中驾驶这台车，他曾与梅萨里奥搭档驾驶过该车型的敞篷版，但因变速箱出现问题而被迫退赛。这台车击败了皮特·雷夫森（Peter Revson）和史蒂夫·麦奎因（Steve McQueen）驾驶的保时捷908。本赛季的决战在法拉利和保时捷917K之间展开，但是之前的比赛失利使法拉利气势略有不足。亚蒙（Amon）和梅萨里奥（Merzario）在英国布兰兹-哈奇（Brand Hatch）赛道举办的1000公里赛中名列第五，后在蒙扎赛道上，512 S拿到了第二名和第四名， 排在马特拉（Matra）车队之前。

随后，瓦卡雷拉和琼蒂在塔加·费罗里奥耐力赛（Targa Florio）中获得季军； 在斯帕（Spa）1000公里赛中，埃克斯和瑟蒂斯（Surtees）获得了第二名的好成绩，瓦卡雷拉和琼蒂则名列第四。在纽博格林赛道上，埃克斯和瑟蒂斯获得了第三名，帕克斯（Parkes）和穆勒(Müller)则位列第四名，他们驾驶的是Filipinetti车队的赛车。勒芒24小时耐力赛一直都是赛季的高潮；但是跃马的表现并不尽人意，仅有两台私人的512 S分别取得了第四名和第五名。安德烈蒂和琼蒂在沃特金斯格伦（Watkins Glen） 6小时耐力赛中位列第三，埃克斯和舒特利则位列第五。但是在那一年中，一些私人车队在其他比赛中的表现都非常不错，在比利时佐德尔（Zolder）500公里赛和日本富士200英里赛皆取得了佳绩。

在赛季结束之前，改版的512 M已经在勒芒24小时耐力赛中亮相，这款车的空气动力性能优于512 S，埃克斯和琼蒂驾驶512 M在卡亚拉米（Kyalami）9小时耐力赛中夺冠。但是恩佐·法拉利已经没有足够的耐心去继续开发512 M，此车型仅提供给私人车队。这是因为他得知，自1972年起，世界赛车比赛将仅面向3升的运动车型，所以他着手推进flat-12 312P项目。 这也是法拉利决定专心投身于F1比赛之前的最后一款运动型赛车。512 S和512 M在1971年都取得了很好的成绩。NART车队的512 S和彭斯克（Penske）车队的蓝色512 M在迪通拿比赛中分别获得第二名和第三名的好成绩。随后，梅萨里奥在1971年以官方名义驾驶512 M，在伊莫拉（Imola）举行的300公里的Interserie比赛中获胜。

1970年法拉利杰作