Alors que tous les fabricants (y compris Ferrari sur ses V8 de petite capacité) poursuivent sur la voie de la turbocompression pour augmenter la puissance et les performances (au prix d’une consommation de carburant plus élevée et d’une mécanique plus coûteuse), les ingénieurs de Ferrari ont décidé d’opter pour un moteur à quatre soupapes par cylindre pour ses voitures de course.

Avec un moteur à 32 soupapes, la Mondial de 240 CV comprend les mêmes modifications techniques que la 308. Il en résulte un moteur puissant montant haut en régime. La nature sportive de la voiture s’en trouve accentuée. Les quatre soupapes par tête de cylindre produisent une augmentation significative de la puissance en sortie, et par conséquent des performances sur route, aspect sur lequel la Mondial 8 a été beaucoup critiquée, même si elle devançait la plupart de ses concurrentes de l’époque.

Excepté les quatre soupapes par tête de cylindres, le moteur V8 de la Mondial Quattrovalvole s’inspire de celui de la Mondial 8. Il est équipé d’un système à injection Bosch K Jetronic et d’un allumage électronique Marelli MED 803A Digiplex et produit une puissance déclarée de 235 CV pour les versions du marché européen, et de 230 CV pour les modèles américains. Il dispose d’une configuration à 90 degrés, avec double arbre à cames entraîné par courroie par banc et une capacité totale de 2 926 cc, avec des dimensions de course/alésage de 81 mm x 71 mm. Il porte la référence F 105 A 000 pour le marché automobile européen. Le compartiment moteur Quattrovalvole possède une élégante entrée d’air aux finitions rouge craquelé et des ailettes en aluminium. Il arbore l’inscription Ferrari Quattrovalvole.

Le moteur transversal est monté avec une boîte de vitesses cinq rapports à dispositif de synchronisation, située en dessous et derrière le carter humide du moteur. Le modèle comprend des suspensions indépendantes avec des triangles, des ressorts hélicoïdaux et des amortisseurs hydrauliques de série, ainsi que des barres antiroulis avant et arrière.

Comme pour les modèles 2 places, il est disponible en conduite à gauche et à droite et il existe des modèles adaptés aux spécifications des marchés mondiaux. Les châssis des modèles Mondial Quattrovalvole ont été produits avant le numéro 75 000, à partir duquel les nombres pairs et impairs ont été utilisés. Les voitures de cette série portent donc toutes un numéro de châssis impair. 1 145 exemplaires portant les numéros de châssis 41 737 à 59 131 ont été produits entre 1982 et 1985.