Testée dès septembre 1963, la Ferrari 158 débute avec succès au Grand Prix automobile de Syracuse entre les mains de John Surtees et se lance dans la course au championnat du monde 1964. Une fois les problèmes de transmission et de lubrification résolus, Surtees s'impose au Grand Prix d'Allemagne et au Grand Prix d'Italie. Le Britannique remporte le titre de champion du monde des pilotes lors de la dernière course, au Mexique, au volant d'une 158 bleue et blanche, Ferrari n'engageant pas sous son nom propre ses monoplaces en raison d'un contentieux avec la fédération italienne.