法拉利 365 的發動機具有多項獨特技術。

首先，它是法拉利第一款裝配源自 F1 賽車的拳擊手 12 缸發動機的車型，氣缸組以 180 度角排列，形成一個扁平的矩形，有助于降低車輛重心。

其次，排量為 4400 毫升，最大功率可達 380 馬力，最高車速輕松超越 300 公里/小時。

發動機帶有每側氣缸雙頂置凸輪軸，現在為皮帶傳動，而非早期的鏈條傳動，這簡化了發動機鑄件，降低了機械噪音。

同時，發動機與五速變速箱一起縱向安裝在一個裝置內，位于曲軸下方，提高了整個裝置的重心，但使其縱向更為緊湊。

盡管部分發動機和變速箱鑄件使用了相同鑄造，但兩者內部相對于其潤滑油系統是完全獨立的，而發動機使用的是濕式油底殼潤滑系統。

安裝有兩組兩個三門 Weber 40 IF 3C 化油器，具有單個分電器、驅動左后進氣口凸輪軸和一個電動點火系統。