Realizado en sólo tres meses por un equipo liderado por Mauro Forghieri, el 512 S tenía un V12 de aluminio con casi cinco litros y cuatro válvulas por cilindro. El chasis tubular derivaba del P4 y del 612, mientras que la carrocería fue diseñada por Giacomo Caliri y hecha de policarbonato para aligerar peso. Construido tanto en versión berlinetta como spider, el 512 S tomó parte en el Campeonato del Mundo de Constructores en 1970 y 1971, donde consiguió vencer en las pruebas de Sebring y Kyalami.