La prima 312 del 1966 disponeva di un motore derivato dalla Sport 275P del 1965 e che discendeva dai motori della 250TR del 1959-60. Malgrado l'elevata potenza nominale (circa 360 cavalli) la macchina era tuttavia penalizzata da un elevato peso minimo (circa 600 kg). La prima evoluzione si ebbe al Gran Premio d'Italia di quell'anno, allorché il motore venne dotato della testata a 36 valvole (tre valvole per cilindro: due di aspirazione ed una di scarico) e la potenza passò a 375 cavalli.