La 512 BB fu annunciata al Salone di Parigi edizione 1976 e occupò il posto della 365 GT4/BB. Rimase in produzione fino al 1981, quando fu sostituita dalla 512 BBi: su questo modello l’iniezione sostituì i tradizionali carburatori. Ne furono realizzati un totale di 929 esemplari e i numeri di telaio iniziarono con il 19677 per terminare con il 38487. La nuova sigla identificativa non si presentava più come il “quasi scioglilingua” del modello precedente, e ruppe la consuetudine della Ferrari di riferirsi alla cilindrata unitaria del propulsore. Fu invece continuato il tema iniziato con la serie delle Dino, che prendeva in considerazione la cilindrata totale e il numero di cilindri. Pertanto il significato della sigla 512 era motore da cinque litri e dodici cilindri. Le lettere BB avevano lo stesso significato di prima, Berlinetta Boxer, con riferimento alle due bancate di cilindri orizzontali. L’architettura di base, la forma e le caratteristiche erano molto simili a quelle del modello che andava a sostituire, tuttavia alcuni piccoli particolari permettevano di distinguere visivamente le due vetture. Sotto il cofano, la novità più importante era la maggior cilindrata dell’unità motrice.

Le differenze visive tra la 512 BB e la 365 GT4/BB erano principalmente concentrate nel musetto e nella coda. La parte inferiore del musetto ora incorporava uno spoiler, mentre in coda i gruppi ottici tripli abbinati ai tre scarichi cedettero il posto a due grandi lenti circolari e doppi tubi di scappamento. La configurazione dei gruppi ottici posteriori doppi rispecchiava quella presentata sul prototipo originale, esposto al Salone di Torino del 1971. Il pannello di coda in rete della 365 GTB/4 fu rimpiazzato da un lamierato di colore nero satinato, provvisto di feritoie, e fu cambiato anche il disegno degli sfoghi per l’aria sulla chiusura del vano motore. Le fiancate della vettura ricevettero delle prese d’aria di tipo NACA, site davanti ai parafanghi posteriori: avevano lo scopo di raffreddare il sistema di scarico. La carreggiata posteriore fu incrementata da 1520 mm a 1563 mm.

La carrozzeria era montata su un telaio con un passo di 2500 mm con numero di riferimento interno F 102 BB 100. Gli chassis furono tutti numerati con la sequenza di cifre dispari, tipica delle Ferrari stradali. La costruzione seguiva i medesimi principi impiegati nella 365 GT4/BB: il telaio era di tubolari in acciaio, con cella centrale monoscocca. La vettura era disponibile con la guida sinistra o con il volante a destra, ma com’era già avvenuto per la 365 GT4/BB, non fu mai realizzata una versione per il mercato statunitense. Le ruote fornite di serie erano in lega leggera con un disegno che ricordava una stella a cinque punte: erano dotate di gallettone che andava ad avvitarsi su un mozzo di tipo Rudge. Su alcuni mercati la legislazione locale impose l’adozione di un grosso bullone ottagonale al posto del gallettone. I cerchi nascondevano i dischi ventilati di generose dimensioni con doppio circuito idraulico, la dotazione comprendeva il servofreno. Le sospensioni erano tutte a ruote indipendenti con bracci oscillanti, molle elicoidali, ammortizzatori idraulici che sull’asse posteriore erano gemelli e barre anti rollio su entrambe gli assi.

Il dodici cilindri a 180° aveva la medesima configurazione di quello installato sulla 365 GT4/BB ma la sua cilindrata era salita a 4943 centimetri cubici. L’alesaggio e la corsa erano rispettivamente di 82 mm x 78 mm, mentre il numero di riferimento interno era F 102 B 000. Tra le caratteristiche del propulsore spiccavano il doppio albero a camme in testa per bancata di cilindri comandato da una cinghia dentata. La realizzazione di base, i principi operativi, la configurazione dell’unità motrice e della trasmissione erano uguali a quanto già visto sulla 365 GT4/BB: faceva eccezione la scelta della lubrificazione a carter secco. La frizione a comando idraulico, invece, era simile a quella installata sulla vettura precedente. Sulla 512 BB l’alimentazione era provvista da una bancata di quattro carburatori a triplo corpo Weber 40 IF 3C, il distributore d’accensione era singolo ed era comandato dall’albero a camme sulla bancata sinistra, che agiva sulle valvole d’aspirazione. L’accensione era di tipo elettronico e la potenza dichiarata raggiungeva i 340 cavalli. Anche se la precedente 365 GT4/BB erogava una potenza superiore rispetto al nuovo modello, il propulsore di quest’ultimo era provvisto di una coppia superiore e la guidabilità della vettura risultava migliorata.

La Berlinetta Boxer ebbe una carriera nelle competizioni che andò dai tardi anni settanta alla metà degli anni ottanta, principalmente grazie al concessionario per gli Stati Uniti Luigi Chinetti. Il territorio di caccia principale fu la categoria GT a Le Mans e dalle prime vetture leggermente modificate, Chinetti riuscì a convincere la Casa a sviluppare una versione da corsa, la 512 BB LM, che fu costruita dalla Ferrari Assistenza clienti di Modena. La carrozzeria di questa vettura era completamente diversa da quella del modello di serie e fu sviluppata nella galleria del vento di Pininfarina. Le macchine furono realizzate per i clienti privati in due piccole serie, e non furono mai impiegate ufficialmente dalla squadra Ferrari. I risultati migliori ottenuti a Le Mans furono una vittoria nella categoria IMSA, un quinto posto assoluto nel 1981 e una sesta piazza assoluta nel 1982.