El motor, un V12 de 4.4 litros con un árbol de levas en cabeza por cada bancada de cilindros, tenía un código de referencia interno 217B. Su cilindrada exacta era 4.390 cc, con un diámetro por carrera de 81 x 71 mm, y llevaba las bujías por fuera de la “V”. La alimentación se realizaba mediante tres carburadores de doble cuerpo Weber 40 DFI/4. Tenía doble bobina y un sistema de encendido con el distribuidor colocado por detrás del propulsor. Su potencia era de 320 CV. El motor iba acoplado a una caja de cambios de cinco velocidades, todas ellas sincronizadas, que se conectaba mediante el árbol de transmisión al eje trasero rígido. Este motor estaba basado en el “bloque corto” diseñado por Colombo, que fue posteriormente actualizado para utilizarse en los 365 GTC/S y 365 GT 2+2.