Con 32 válvulas en cabeza, el Mondial de 240 CV estaba básicamente equipado con las mismas modificaciones técnicas que se implementaron en el 308. El resultado fue un motor más potente y revolucionado, que ayudaba a subrayar la naturaleza superdeportiva del coche.

El Mondial Quattrovalvole sustituyó al Mondial 8 en 1982, y el calificativo “Quattrovalvole” hace referencia a la nueva culata de cuatro válvulas por cilindro que incorporaba el motor, en lugar de la de dos utilizada en el modelo precedente. La nueva culata de cuatro válvulas conseguía un aumento significativo de potencia y de rendimiento, después de las críticas que tuvo el Mondial 8, a pesar de que todavía estaba un paso por delante de la mayoría de vehículos de carretera de su tiempo.

Aparte de las culatas de cuatro válvulas por cilindro, el motor V8 del Mondial Quattrovalvole contaba básicamente con el mismo diseño que el utilizado en el Mondial 8, equipado con una unidad de inyección de combustible Bosch K Jetronic y un encendido electrónico Marelli MED 803A Digiplex que le proporcionaban 235 CV, en las versiones para el mercado europeo, y 230 CV en las destinadas al americano. El ángulo que formaban las dos filas de cilindros era de 90 grados, y tenía doble árbol de levas en cabeza por bancada accionados por correa dentada, con una cilindrada total de 2.926 cc. Su diámetro por carrera era de 81 x 71 mm, y la referencia interna para los coches del mercado europeo F 105 A 000. En el compartimento del motor, el propulsor del Quattrovalvole podía identificarse por su elegante toma de admisión con un acabado en color rojo, sobre la que llevaba unas tiras de aluminio mecanizadas y la inscripción Ferrari Quattrovalvole.

El motor en disposición transversal se acoplaba directamente a una caja de cambios de cinco velocidades, todas ellas sincronizadas, y esta transmisión estaba montada en la parte inferior por detrás del cárter húmedo. La suspensión era independiente en las cuatro ruedas, con triángulos oscilantes, muelles helicoidales y amortiguadores hidráulicos, además de contar con barras estabilizadoras delante y detrás.

Igual que los modelos biplaza contemporáneos, estaba disponible con volante a la izquierda y a la derecha, junto a otras especificaciones típicas de los diferentes mercados mundiales. La producción del Mondial Quattrovalvole se realizó enteramente con números de chasis inferiores al 75.000, cifra a partir de la cual comenzaron a utilizarse tanto los pares como los impares para numerar los chasis. Por tanto, todas las unidades de esta serie tuvieron sólo chasis con números impares. Se produjeron un total de 1.145 ejemplares, entre 1982 y 1985, con un rango en los números de chasis que iba del 41.737 al 59.131.