Bilen var først tilgjengelig med en 2.0-liters V6-motor med 160 hestekrefter og en femtrinns manuell girkasse. Det var den første Fiat-motoren utstyrt med doble overliggende kamaksler. Denne motoren ble senere forstørret til 2.4 liter og 180 hestekrefter i 1969. I motsetning til Ferraris versjon var Fiat Dino utstyrt med bladfjærer. Ytelsene var imponerende, med 0-100 km/t på under åtte sekunder. Motoren var utstyrt med tre Weber-forgassere, og to forskjellige karosserityper var tilgjengelig; en cabriolet designet av Pininfarina, og en coupé designet av Bertone.