Po předchozí zkušenosti s konstrukcí a výrobou závodních vozů se Alejandro de Tomaso rozhodl posunout na další úroveň a na turínské motor show roku 1963 představil první silniční vůz značky De Tomaso. Typové označení Vallelunga dostal podle závodního okruhu umístěného na sever od Říma, přičemž se svým návrhem blížil závodním autům schváleným pro běžný silniční provoz. K jeho hlavním stavebním prvkům se řadil motor umístěný uprostřed a lehká sklolaminátová karoserie.

Maličká Vallelunga byla postavená na ocelovém páteřovém podvozku, ale na rozdíl od podobného Lotusu s motorem uloženým ve vidlici zakončující rám, nebyla hnací jednotka Vallelungy namontovaná přímo na hlavním rámu. Namísto toho byla spolu se zadním zavěšením připevněná k samostatnému pomocnému trubkovému rámu. Druhý pomocný rám nesoucí přední zavěšení se zároveň stal místem vhodným pro upevnění chladiče.

S lichoběžníkovým zavěšením, obrácenými spodními rameny a dvojitými vlečnými rameny podvozek vypadal, jako by pocházel přímo z jednoho ze soutěžních vozů značky De Tomaso. Vallelunga byla poháněná podélně namontovaným 1,5 litrovým čtyřválcovým motorem převzatým z Fordu Cortina, který byl naladěný na výkon 100 koní a byl spojený s čtyřstupňovou manuální převodovkou Volkswagen, jež využívala konstrukční prvky Hewland.

Při oficiálním představení v Turíně byla Vallelunga ukázána jako holý podvozek doplněný karoserií roadsteru, která vypadala jako by se inspirovala závodními Porsche RS Spyder. To bylo následováno velmi elegantním hliníkovým kupé, navrženým a vyrobeným karosářskou společností Fissore. Výslednou produkční podobu však připravila Ghia, jež vyrobila karoserii inspirovanou tvary Fissore ze skelných vláken. 

Vzhledem k použití téměř závodní konstrukce s hmotností 726 kilogramů nebylo překvapením, že někteří zákazníci přihlašovali své vozy do automobilových závodů. Někteří z nich pak Vallelungu upravili namontováním výkonnějších dvouvačkových čtyřválců. Vyšší výkon však odhalil konstrukční nedostatky sportovního vozu, k nimž se řadila nízká tuhost páteřového podvozku a méně kvalitní dílenské zpracování.

Přestože výroba trvala až do roku 1968, předpokládá se, že De Tomaso vyrobilo jen něco málo přes padesát exemplářů Vallelungy. Továrna se pokusila některé problémy vyřešit později s novým modelem Mangusta, který kombinoval páteřový podvozek s malým vidlicovým osmiválcem. Není třeba dodávat, že přidání větší hnací síly nebylo tím, co nepovedený podvozek potřeboval. Mangusta tak trpěla stejnými problémy.

V roce 1970 přemýšlel de Tomaso o oživení Vallelungy, jež by měla přepracované šasi a patřičně uložený motor, ale následný projekt se nedostal dále než do fáze podvozku. Ačkoli Vallelunga selhala, jako první italské malosériové auto s motorem uprostřed ukázala směr. Prvním opravdu úspěšným modelem Alejandra de Tomasa se stala až Pantera, která vsadila na více konvenční podvozek.