Silnik został w całości zaprojektowany i zbudowany przez firmę Automobili Lamborghini, a szefem ekipy inżynierów był Giotto Bizzarrini. Stworzył on nowoczesny i udany motor, który z pewnymi modyfikacjami był używany przez niemal 15 lat. Blok silnika odlano w całości z aluminium, podobnie jak głowice. Mechanicznie silnik sprawia wrażenie bardzo skomplikowanego. Ma 12 cylindrów, 24 zawory i dwa napędzane łańcuchami wałki rozrządu w każdej głowicy. Nie było w nim żadnej elektroniki, natomiast innowacją techniczną było zastosowanie suchej miski olejowej. Pierwsze, próbne uruchomienie nowego silnika nastąpiło 15 maja 1963 roku, rezultat pomiaru na hamowni wynosił 255 kW (347 KM) przy 8000 obr./min. Jednak testy drogowe ujawniły problemy z przegrzewaniem się, dlatego też w późniejszych modelach produkcyjnych moc została znacznie zredukowana.
Skrzynia biegów została wykonana przez firmę ZF, która stworzyła także przekładnię kierowniczą. 5-biegowa, w pełni zsynchronizowana przekładnia przekazywała moment obrotowy na tylne koła.