Anders als seine Vorgänger, die De Tomaso anderen Rennställen wie die Scuderia Serenissima und die Scuderia Settecolli verkaufte, blieb der 801 als Einzelstück im Werk. Er wurde ausschließlich vom Werksteam Scuderia De Tomaso eingesetzt. Er erschien erstmals beim Großen Preis von Italien 1962. Als Fahrer war der argentinische Stock-Car-Pilot Nasif Estéfano gemeldet, der zuvor lediglich ein Formel-1-Rennen in einem privaten Maserati 250F gefahren war. Im Training funktionierte der Wagen nicht einwandfrei. Estéfano wurde mit einer Rundenzeit von über sechs Minuten gewertet, während Jim Clark im Werks-Lotus für eine Streckenumrundung lediglich 1:40 Minuten brauchte. Danach gab es keine weiteren Einsätze mehr bei einem Formel-1-Weltmeisterschaftslauf. Zwar meldete De Tomaso den 801 in der Saison 1963 noch zu den Großen Preisen von Monaco, Großbritannien und Frankreich; der Wagen erschien allerdings zu keinem dieser Rennen.