Ferrarijev dirkalnik za sezono 1966 je bil s 3.3-litrskim V12 motorjem, ki so si ga sposodili pri športnemu dirkalniku Ferrari 275P2 in je bil modificiran na 3000 cm³ ter nameščen zadaj. Nov model Ferrari 312, ki so ga pospešeno pripravljali, je imel oznako 312 zaradi 3 litrskega 12-cilindričnega motorja. Motor je bil razmeroma težak in zaradi zmanjšane prostornine je bil šibak na moči in predvsem pri navoru. John Surtees je z njim debitiral neuspešno na Veliki nagradi Monaka medtem, ko je Lorenzo Bandini tam dirkal s starim dirkalnikom Ferrari Dino 2.5L V6. Surtees je zmagal na drugi dirki za Veliko nagrado Belgije, stezi ki je zaradi dolgih ravnin favorizirala dirkalnike z močnimi motorji, toda prvak iz sezone 1964 je po sporu s šefom moštva Eugeniem Dragonijem zapustil Ferrari. Jedro spora je bilo zanemarjanje svojega moštva Formule 1 s strani Ferrarija, ki je bil v seriji športnih dirkalnikov pod pritiskom zaradi Forda. Mike Parkes je zamenjal Surteesa, ki je prestopil v Cooper-Maserati in v dirkaškem prvenstvu s še eno zmago dosegel drugo mesto. Ludovico Scarfiotti pa je za Ferrari dosegel zmago na domači Veliki nagradi Italije, ki je Ferrariju pomagala do drugega mesta v konstruktorskem prvenstvu.