512 M是直接从512 S发展而来的，名字中的M代表改装的意思。法拉利的工程师们汲取了丰富的赛车经验，并成功研究出了功能更为强大的后轮盘式制动器和新型悬挂系统。在保持512 S每侧缸组四气门的结构的同时，512M的发动机重量更轻、功能更强劲，同时配备了效率更高的新型发动机缸盖。

其车身经过重新设计后更低并且更符合空气动力学特征。1970年在采尔特维克（Zeltweg）赛道首次亮相之后，512 M便参加了1971年的汽车制造商世界锦标赛。