Der V12-Motor ist ähnlich groß wie der seines viersitzigen Schwestermodells, des Ferrari FF , wurde jedoch erheblich überarbeitet, um mehr Leistung zu liefern, höhere Drehzahlen zu erreichen und eine schnellere Gasannahme zu gewährleisten. Ähnlich wie die damals von Ferrari angebotenen Fahrzeugfamilien California, 458 Italia, FF und LaFerrari verfügte er über ein Doppelkupplungsgetriebe , das vom Fahrer über Schaltwippen hinter dem Lenkrad bedient wurde, was extrem schnelle und sehr sanfte Gangwechsel ermöglichte.
Die vom Motor erzeugte Rohleistung in Verbindung mit dem Getriebe- und Kupplungssystem ermöglicht eine erstaunliche Startkontrolle und die Art und Weise, wie das Auto die Leistung verwaltet, ermöglicht es dem F12 erstaunlicherweise, bereits bei unter 30 Meilen pro Stunde in den höchsten Gang zu schalten .
Seine Schnelligkeit verdankt der F12 unter anderem aerodynamischen Verbesserungen, die vom 599XX und dem Formel-1-Programm inspiriert wurden, sowie einer Reihe von Technologien, die es bei Serien-Ferraris bisher nicht gab, wie etwa „ Aero Bridge “ und „ Active Brake Cooling “.
Ferraris neue „ Aero Bridge “-Technologie erzeugt erhöhten Abtrieb von der Motorhaube, indem sie den Luftstrom von der Oberseite des Fahrzeugs zu den Seiten leitet und so den Luftwiderstand verringert. Das „ Active Brake Cooling “-System mit Leitschaufeln öffnet sich, um kühlende Luft zu leiten, wenn die Bremsen zu heiß werden, was laut Ferrari den Bremsweg drastisch verkürzt. Beide Fortschritte zusammen verleihen dem F12 überlegenes Handling und Leistung.
Im Jahr 2015 stellte Ferrari den Ferrari F12 TDF (Tour de France) vor, eine rennstreckenorientierte Version des F12 Berlinetta. Der Wagen wurde im Ferrari Styling Centre entwickelt und soll eine Höchstgeschwindigkeit von über 340 km/h erreichen. Der F12 TDF ist eine Hommage an das Autorennen Tour de France, das von 1899 bis 1986 stattfand und bei dem der Ferrari 250 von 1956 bis 1964 regelmäßig dominierte.
Eine weitere Innovation, die mit dem F12 TDF debütierte, war Ferraris neu entwickeltes Hinterradlenksystem, bekannt als „Virtual Short Wheelbase“. Ziel war es, die Stabilität bei schnellen Kurvenfahrten zu erhöhen und das Fahrzeug reaktionsschneller zu machen. Dazu wurde eine modellbasierte Steuerlogik verwendet, die die Hinterräder automatisch an Geschwindigkeit, Lenkeingaben und Lenkwinkel der Vorderräder anpasst.
Wie beim Standard-F12 lag der Schwerpunkt beim Design des F12 TDF auf der Aerodynamik. Ein neu gestalteter Frontstoßfänger ist eine der Komponenten der Aero-Bridge-Technologie und verfügt über einen stärker gewölbten unteren Bereich an der Vorderseite, der zur Erzeugung von Abtrieb beiträgt und die Effizienz des Luftwiderstands auf beiden Seiten und am Unterboden erhöht.
Es verfügt über einen von Rennwagen inspirierten Splitter, Tauchflächen, Bodenflügel und Lamellen. Die Verwendung von blankem Carbon trug durch eine deutliche Reduzierung des Luftwiderstands zu einem verbesserten Handling bei. Dies ist nicht die einzige Carbonfaser-Ergänzung des TDF: Auch das Cockpit verwendet Carbonfasergehäuse für die Instrumente und Satellitengondeln, und die Türverkleidungen wurden auf eine einschichtige Carbonfaserschale reduziert. Alles in allem entsteht so eine wirklich besondere Manifestation eines ohnehin schon beeindruckenden F12.