Vývoj závodních automobilů Ferrari byl vždy založen spíše na evoluci než revoluci. Výsledkem promyšleného vývoje byly některé z nejlepších závodních vozů, jaké kdy byly postaveny, ale rovněž to znamenalo, že italský výrobce kvůli rozsáhlým změnám pravidel občas zaostával za konkurencí. Naopak velká výhoda pro Ferrari nastala v roce 1961, když pravidla Formule 1 snížila limit zdvihového objemu motorů z 2,5 na 1,5 litru. Stejný limit byl dříve používán ve Formuli 2, pro kterou Ferrari již dříve vyvinulo špičkový motor V6. Britská konkurence dlouho bojovala proti změně pravidel a nebyla připravena na novou sezónu, když opravdu začala platit.

Konstrukce vidlicového šestiválce s čtveřicí vačkových hřídelů byla odvozena od 2,5 litrového motoru, se kterým Ferrari úspěšně soutěžilo ve Formuli 1 od roku 1958. Zpočátku býval uložený v přední části závodních vozů a v roce 1960 se poprvé objevil v jednomístném podvozku s uložením motoru uprostřed. Vůz s motorem uprostřed z roku 1960 vypadal jako úplně nový, ale to by bylo v rozporu s konstrukčními zásadami Ferrari. Bližší zkoumání odhalilo, že to byl již známý podvozek F1/F2 s motorem přesunutým za řidiče, přičemž si přemístění motoru vyžádalo vývoj nové převodovky.

Závodní vůz s motorem uprostřed debutoval na Grand Prix v Monaku jako Ferrari 246P a byl poháněn v 2,4 litrovým vidlicovým šestiválcem Dino. Nové 246P řídil Richie Ginther a skončil na přijatelném šestém místě. Agresivnějším soupeřům za volanty britských vozů Cooper a Lotus se dařilo mnohem lépe. Po závodním debutu v Monaku byl motor Formule 1 nahrazen menším motorem Formule 2. Wolfgang von Trips, další ze závodníků stáje Scuderia Ferrari, se s přepracovaným Ferrari 156P zúčastnil závodu Solitude Grand Prix ve Formuli 2 a vyhrál.

Hlavní inženýr Carlo Chiti přes zimu pracoval na zdokonalení nového vozu Formule 1, přičemž zachoval základy konstrukce z roku 1960. Podvozek byl vyroben ze čtyř velkých trubek a byl vybaven zavěšením s dvojitými lichoběžníky. Nejviditelnější změnou byla mnohem štíhlejší karoserie s velmi nápadným přívodem vzduchu v přední části s „nozdrami“, které vozu daly přezdívku „Sharknose“. Největší prioritou vývoje byla nová verze motoru V6 s úhlem rozevření válců 120 stupňů a větším sacím potrubí, kterým inženýři snížili těžiště vozu.

Změna pravidel pro Formuli 1 měla upřednostnit britské podvozky, ale jejich konstruktéři postrádali odpovídající pohonné jednotky a museli zahájit novou sezónu s čtyřválcovým motorem Climax se skromným výkonem 150 koní. Ferrari pro sezónu 1961 připravilo dvojici motorů, jejichž výkon se pohyboval okolo 190 koní. Netřeba dodávat, že Ferrari už na začátku sezóny vědělo, že na konci vyhraje. Vítězné tažení bylo přerušeno jen dvakrát, když Stirling Moss zazářil ve svém Lotusu. Ani pro Ferrari to ale nebylo podle představ, protože vedoucí jezdec šampionátu Wolfgang von Trips měl fatální nehodu v Monze. Phil Hill se stal prvním americkým mistrem světa ve Formuli 1 a vyhrál belgickou a italskou Grand Prix.

Úspěch Ferrari se rychle otočil v zimě 1961/62, když po slavné vzpouře v továrně odešlo několik klíčových zaměstnanců a konstruktérů. Carlo Chiti byl mezi nimi. V důsledku toho se vývoj zastavil a tým se musel spokojit se závodním autem z roku 1961. Konkurence se rychle vzpamatovala a s vyspělejšími podvozky a především novými osmiválcovými motory Conventry Climax a BRM nechala Ferrari pozadu. Britské osmiválce byly podobně silné jako šestiválec od Ferrari, který ve skutečnosti odhalil slabost zastaralých trubkových podvozků ve srovnání s konstrukcemi ostatních týmů.

Mladý Mauro Forghieri nahradil Carla Chitiho a začal vyvíjet nový podvozek. První ukázkou toho, co přijde, bylo Ferrari 156/62 P, které se představilo na německé Grand Prix. Byl to první závodní vůz Formule 1 s prostorovým rámem a také měl více ležatou pozici za volantem. Uhlazenější karoserie už neměla typické nozdry předchozí verze Sharknose. Ferrari se snažilo být konkurenceschopné, ale v následujícím závodě v Monze skončilo nejrychlejší Ferrari na čtvrtém místě. V obtížné sezóně získal nejlepší výsledky Phil Hill, když se umístil jednou druhý a dvakrát třetí, a jednou se na stupních vítězů umístil i týmový kolega Lorenzo Bandini.

Experimentální prostorový rám posloužil jako základ následujícího Ferrari 156/63, ale Forghieri upustil od zadních dvojitých lichoběžníků, které nahradil víceprvkovým zavěšením se spodním A-ramenem a dvojicí různých horních ramen. Důležitou novinkou byla šestistupňová převodovka. Modernizované auto bylo výrazně lepší, ale stále zaostávalo za konkurenty s monokokovými podvozky, které byly lehčí a pevnější než trubkové prostorové rámy.

Ferrari ztratilo bývalého mistra světa Phila Hilla, když se připojil k týmu ATS Carla Chitiho. Ferrari jej nahradilo motocyklovým závodníkem a mistrem světa Johnem Surteesem, ke kterému se připojili Willy Mairasse a Ludovico Scarfiotti. Forghieri se rozhodl odstranit karburátory a nahradit je vstřikováním paliva, čímž získal dalších 10 koní. Společně s novým podvozkem to Surteesovi pomohlo získat dva stupně vítězů a dvě nejrychlejší kola v prvních třech závodech sezóny 1963. Všichni tři jezdci Ferrari se zúčastnili Německé Grand Prix na Nürburgringu a po necelých dvou letech se jim podařilo získat první vítězství pro Ferrari spolu s nejrychlejším kolem závodu.

Ke konci sezóny byly závodní vůz s prostorovým rámem nahrazen novým Ferrari 156 „Aero“, jehož konstrukce tvořená ze základního trubkového rámu pokrytého duralovými plechy připomínala moderní monokoky. Surtees se v prvním závodě s novým vozem kvalifikoval na pole position, ale nezískal žádná další vítězství. V roce 1964 se Forghieri konečně srovnal s konkurencí, když spojil podvozek 156 „Aero“ se zbrusu novým motorem V8 o výkonu 210 koní. John Surtees s novým Ferrari 158 získal svůj druhý mistrovský titul.

Všechny originální Ferrari 156 „Sharknose“ byly po sezóně 1962 rozebrány a v současnosti existuje jen část vozů z roku 1963. V posledních letech byly postaveny různé repliky, a přestože Ferrari 156 „Sharknose“ ovládlo pouze jedinou sezónu, získalo si své místo mezi nejlepšími vozy Formule 1 všech dob.