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Ferraris traditionelles Transaxle-Layout wurde grundlegend überarbeitet, um es besser auf die Leistung des Wagens abzustimmen. Der Radstand wurde verkürzt und der Motor sowie das Armaturenbrett und die Sitze wurden im Chassis tiefer gelegt. Das neue Design der Hinterradaufhängung und des Getriebegehäuses ermöglichte den Ferrari Ingenieuren, das Heck zu verkürzen. Das Resultat ist ein sehr kompaktes Fahrzeug mit einem niedrigeren weiter nach hinten verlegten Schwerpunkt, sowie einem Maß an Aerodynamik, das in Sachen Effizienz neue Standards definiert.

Der Karosseriebauer Scaglietti konzipierte für den F12berlinetta ein komplett neues Fahrgestell mit Spaceframe-Chassis und eine Rohkarosserie aus 12 unterschiedlichen Aluminium Legierungen, von denen einige hier zum ersten Mal im Automobilbau zum Einsatz kamen und neue Montage- und Verbindungstechniken voraussetzen. Dies führte zu einer 20% höheren Verwindungssteifigkeit – bei einer gleichzeitigen Gewichtsreduzierung von 70 kg auf nur noch 1.525 kg ( im Vergleich zum bisherigen V12-Coupé), mit einer idealen Achslastverteilung (54 Prozent des Gewichts liegen auf der Hinterachse).

Der V12–65°-Motor des F12berlinetta mit seinen 6.262cm3 liefert eine noch nie dagewesene Leistung für einen12 Zylinder Saugmotor. Seine Höchstleistung liegt bei 740 PS bzw. bei einer spezifischen Leistung von 118 PS pro Liter Hubraum. Das maximale Drehmoment beträgt 690 Nm, 80 Prozent hiervon stehen bereits bei nur 2.500 U/min zur Verfügung und bieten volle Durchzugskraft bis zum Drehzahlmaximum von 8.700 U/min. Das Triebwerk ist gepaart mit dem F1-Doppelkupplungsgetriebe mit noch kürzeren Übersetzungen, die extra auf die Leistung dieses Fahrzeugs abgestimmt wurden. Der F12berlinetta kommt auf ein sensationelles Leistungsgewicht von nur 2,1 kg/PS.

Der Kraftstoffverbrauch wurde um 30% gesenkt mit einem CO2-Ausstoß von 350 g/km, womit der F12berlinetta an der Spitze der Hochleistungssportwagen steht. Erzielt wurden diese Ergebnisse durch intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die sich auf die Optimierung des gesamten Fahrzeugs konzentrierten: Motor, Aerodynamik, Bereifung und Gewicht.

Ähnlich beeindruckende Ergebnisse erzielten die Entwickler bei der Aerodynamik des Fahrzeugs. Dank der Einbindung umfangreicher CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) also numerische Strömungsmechanik, und ausgiebiger Versuche im Windkanal im Design-Prozess ist es gelungen, den Anpressdruck (Downforce) um 76% zu steigern (123 kg bei 200 km/h) und den Luftwiderstand erheblich zu senken (der Cw-Wert liegt bei nur 0,299). Diese Ergebnisse sind auf zwei neue Lösungen zurückzuführen. Die erste ist die sogenannte Aero Bridge, die durch ein spezielles Design über der Motorhaube Anpressdruck erzeugt, indem sie die Luft vom oberen Teil des Fahrzeugs auf die Flanken lenkt, wo sie mit dem Sog aus den Radhäusern zusammenwirkt, um den Luftwiderstand zu senken. Das Zweite ist die Active Brake Cooling: Dieses System öffnet bei hohen Betriebstemperaturen spezielle Luftleitbleche zu den Bremsbelüftungen; auch das reduziert den Luftwiderstand.

Neben den beeindruckenden technischen Daten des F12berlinetta überzeugen auch die Karbon-Keramik-Bremsen (CCM3) der neuesten Ferrari Generation und das nochmals weiterentwickelte magnetorheologische Dämpfersteuerungssystem SCM-E. Und wie es bei Ferrari jetzt Tradition ist, arbeiten auch sämtliche Steuerungssysteme (E-Diff, ESC, F1-Trac und Hochleistungs-ABS) des F12berlinetta voll integriert

Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Von 0 auf 100 km/h beschleunigt der F12berlinetta in 3,1 Sekunden und von 0 auf 200 km/h in 8,5 Sekunden. Er absolviert eine Runde auf der Rennstrecke von Fiorano in 1 Minute und 23 Sekunden und somit schneller als jeder andere Serien-Ferrari. Diese Performance wird noch unterstützt von einer direkteren Lenkübersetzung und höheren Kurvengeschwindigkeiten bei gleichzeitig drastisch verkürzten Bremswegen.