L’avvento della Formula 1 con motore di tre litri di cilindrata portò il debutto, nel 1966, della Ferrari 312 F1.
Tra i pochi costruttori già pronti con un motore per la nuova formula, la Ferrari era favorita nei pronostici di inizio stagione per la conquista del Campionato Mondiale.
La CSI (Commissione Internazionale) decise nel novembre del 1963 che la cilindrata massima dei motori di Formula 1 avrebbe dovuto essere portata da 1500 a 3000 cm3. Ritiratasi la Coventry-Climax, i primi aspirati a tre litri furono realizzati da Ferrari, Repco e Maserati, cui seguirono Ford, BRM, Honda e Weslake. Per permettere di continuare a utilizzare i motori di 1,5 litri, la CSI decise che questo era il limite per i propulsori dotati di compressore.
Allora nessuno ci pensò, ma una decina di anni più tardi, grazie agli sviluppi della metallurgia, la Renault indicò che questa strada era vincente. Destinata in un primo tempo a terminare nel 1971, la Formula 1 di tre litri si rivelò invece la più longeva della storia. Sino a tutto il 1985, infatti, fu permesso utilizzare motori aspirati sino a un massimo di 3 litri di cilindrata. Ormai era però evidente la superiorità dei turbo, anche se di cilindrata dimezzata, nei confronti degli aspirati.
L’obbiettivo iridato fu mancato per vari motivi, non ultimo quello del divorzio tra John Surtees e la Casa di Maranello, maturato proprio dopo la vittoria del pilota inglese nel secondo Gran Premio della stagione, disputato in Belgio. Né vanno dimenticati gli scioperi che impedirono la partecipazione della Ferrari ai Gran Premi di Inghilterra e del Messico.
La 312 F1 portò al successo anche Scarfiotti nel GP d’Italia a Monza e la Ferrari ottenne il secondo posto nella classifica dei costruttori al termine dell’annata.
Il Mondiale se lo aggiudicò Jack Brabham, al volante di una monoposto di sua costruzione, spinta da un motore otto cilindro Repco.
La 312 F1 venne realizzata attorno al nuovo dodici cilindri di tre litri. Si trattava di un motore derivato dal propulsore di 3300cm3 del prototipo 275 P. A doppia accensione, aveva due alberi a camme in testa con comando a catena. Nella prima configurazione, il motore era dotato di due valvole per cilindro.
L’alimentazione era garantita da un impianto a iniezione diretta fornito dalla Lucas. Con un alesaggio di 77mm e una corsa di 53,5mm, il tre litri aveva una cilindrata totale di 2989,6 cm3.
Nella versione iniziale, il propulsore erogava una potenza di 325 cavalli. Tale valore salì presto a 360 cavalli a 10000 giri/minuto, con un rapporto di compressione di 11,8:1. per quello che riguarda la trasmissione, il cambio longitudinale a cinque rapporti, era abbinato a un differenziale autobloccante ZF a chiavette.
Esteticamente, la 312 F1 non si differenziava molto dalle altre Formula 1 dell’epoca. Oltre che per l’immancabile colore rosso, era riconoscibile anche la sagomatura della presa d’aria anteriore, simile a quella delle precedenti 158 F1 e 512 F1.
Rispetto alla prima monoposto, presentata ufficialmente a inizio anno, le versioni successive furono caratterizzate da sei sfiati dell’aria (tre per lato) posti all’altezza della sospensione anteriore. L’abitacolo era carenato da una superficie in plexiglas. La ricerca aerodinamica era sottolineata anche dallo spostamento all’interno degli ammortizzatori anteriori.
Si trattava di una soluzione tecnica introdotta con la 158 “Aero”. Del tutto caratteristica era la forma degli scarichi: di colore bianco, avvolgevano, dal basso verso l’alto, la parte posteriore della monoposto. Il numero degli scarichi e i dodici cornetti di aspirazione dell’aria, posti al centro delle bancate, permettevano di riconoscere facilmente la 312 F1 dalla 246 “Tasmania”. Quest’ultima era la monoposto dotata di un motore a sei cilindri di 2,4 litri, che nel Campionato mondiale venne utilizzata da Bandini a Montecarlo e in Belgio, da Scarfiotti al Nurburgring e da Baghetti a Monza.
Riprendendo la filosofia costruttiva introdotta con la citata 158, la 312 F1 era dotata di un telaio costruito attorno a un traliccio tubolare. Questa struttura era rivestita da due pelli d’alluminio, secondo la tecnica aeronautica. I serbatoi, della capacità complessiva di 158 litri, erano costituiti da cinque contenitori in gomma posti ai lati della monoposto, tra le pelli di alluminio del telaio.
Tre settimane più tardi, sempre affidata a Surtees, partecipò al GP di Montecarlo, gara d’apertura del Campionato del Mondo. Surtees scattò al comando, ma dopo quattordici giri dovette ritirarsi per un guasto al differenziale, dando così via libera a Stewart con la BRM a due litri. La Ferrari potè consolarsi con il secondo posto di Bandini, al volante della 246.
A Spa-Francorchamps, nel GP del Belgio, disputatosi sotto la pioggia, Surtees portò al successo la Ferrari 312 F1. Al secondo giro, a causa di un nubifragio, erano rimaste solo sette vetture delle quindici che avevano preso il via. Stewart ebbe un incidente abbastanza serio, rimanendo intrappolato nella sua BRM alla curva di Masta con una clavicola rotta. John Surtees precedette sul traguardo Rindt, con la Cooper-Maserati, e Bandini, che guidava ancora la 246. Solo dieci giorni più tardi, la Ferrari e Surtees giunsero a un clamoroso divorzio.
Mike Parkes, anche lui inglese, entrò così a far parte della squadra di Formula 1 accanto a Lorenzo Bandini. Parkes era un pilota particolarmente alto. Così, appositamente per lui, la Ferrari costruì una terza 312 F1 (numero 012) che disponeva di un telaio allungato per permettere all’inglese di essere alloggiato comodamente a bordo.
La Ferrari 312 F1 si era nel frattempo dimostrata estremamente competitiva. A Reims, nel GP di Francia, Lorenzo Bandini ottenne la pole position nelle prove. Il pilota italiano stava conducendo in gara quando, al trentunesimo giro, dovette fermarsi a causa della rottura del cavo dell’acceleratore.
A causa di uno sciopero dei metalmeccanici, le 312 F1 non poterono partecipare al GP di Inghilterra in programma a Brands Hatch. Nella successiva corsa, il GP d’Olanda a Zandvoort, Bandini terminò solo in sesta posizione, a ben tre giri dal vincitore Brabham.
Anche in Germania, sotto la pioggia del Nurburgring, Bandini non riuscì ad andare oltre la sesta posizione. A vincere fu ancora Brabham.
In vista del Gran Premio d’Italia a Monza, il motore della 312 F1 venne sottoposto a significative modifiche. L’innovazione principale fu rappresentata dalla presenza della distribuzione a tre valvole per cilindro, due di aspirazione e una di scarico. La potenza massima del propulsore salì così a 380 cavalli, sempre a 10000 giri/minuto.
Le 312 F1 ebbero parecchi problemi con gli pneumatici nel corso della stagione. Dopo aver provato in Olanda anche pneumatici Goodyear, la Ferrari abbandonò la Dunlop in favore di una fornitura Firestone proprio a partire dal GP d’Italia.
A Monza, dopo il ritiro di Bandini e Brabham, alternatisi al comando, vinse Scarfiotti davanti al compagno Parkes. Fu quello il più bel successo in assoluto della stagione della 312 F1.
A Watkins Gles, nel GP degli Stati Uniti, Bandini, unico pilota Ferrari presente, condusse nei primi nove giri prima di ritirarsi. Poi, a causa di agitazioni sindacali, la Casa di Maranello disertò il successivo GP del Messico.