En 1966, la réglementation de la Formule 1 change, passant à 3000cc de cylindrée maximale pour les moteurs atmosphériques et à 1500cc pour les moteurs suralimentés, avec un poids minimum de 500 kg. Ferrari développe une voiture, la 312, destinée à une longue évolution au fil des années. Le moteur était un V12 de 2989cc développant 360 chevaux. Le châssis, un monocoque, était similaire à celui des 158 et 512 F1. Cependant, la saison 1966 s'avérera assez compliquée et Ferrari devra se contenter de seulement deux victoires, en Belgique avec John Surtees et en Italie avec Ludovico Scarfiotti. Au cours de l'année, Surtees quitte l'équipe en raison de divergences avec le directeur sportif Eugenio Dragoni. La saison sera dominée par la Brabham-Repco du pilote-constructeur Jack Brabham.