Il motore V8 centrale-posteriore a iniezione diretta da 4.497 cm3 della 458 Speciale è l'otto cilindri aspirato Ferrari più potente di sempre, capace di erogare 605 cv a 9000 giri/min e 540 Nm di coppia massima a 6000 giri/min. La potenza specifica record di 135 cv/l è la più alta raggiunta da un propulsore aspirato per uso stradale.

Forte il transfer tecnologico dalla F1 verso la 458 Speciale inclusi i processi produttivi. Il motore della nuova berlinetta viene infatti prodotto nella fonderia di Maranello con gli stessi impianti e processi della Scuderia in modo da realizzare componenti dalle caratteristiche strutturali estreme e dimensionali di elevata complessità per un motore aspirato capace di raggiungere i 9000 giri/minuto.

Per ottenere questi straordinari risultati i tecnici di Maranello hanno spinto oltre il limite il potenziale del propulsore della 458, affinando nei minimi particolare tutti i componenti alla ricerca della massima efficienza di combustione, volumetrica e meccanica.

Il massimo rendimento della combustione è garantito da un sistema estremamente evoluto del controllo della detonazione con la rilevazione delle correnti ionizzanti attraverso le candele, capace di regolare in modo ottimale l'anticipo in tutto il campo di funzionamento.

Oltre all'aumento della potenza la sfida principale è stata il miglioramento della coppia a tutti i regimi. Un obiettivo che ha richiesto l'incremento del rapporto di compressione, portato all'eccezionale valore di 14:1, il più alto per un motore V8 aspirato, ottenuto con la modifica della geometria del pistone.

La fluidodinamica della camera di combustione è stata rivista per ottimizzare le fasi di aspirazione e scarico. Ridisegnata la geometria del condotto di aspirazione all'esterno (collettore) e all'interno della testa, con l'accorciamento delle trombette (-10 mm) e una più alta permeabilità sul profilo di alzata della valvola (+5%). Nuovi anche i profili dei lobi sugli assi a camme che aumentano ulteriormente l'alzata valvole favorendo la riduzione della pressione media sul ciclo di pompaggio.

Maggiore potenza e coppia sono frutto anche della revisione di diversi componenti e della riduzione degli attriti interni. I pistoni sono realizzati in un nuovo materiale che ha permesso il contenimento delle masse. Sono nuovi anche i materiali per le boccole delle bielle mentre i trattamenti termici specifici (DLC: diamond like carbon) sugli spinotti assicurano maggior resistenza a fatica e usura. E' stata rivista la geometria dell'albero motore per l'ottimizzazione e l'incremento della lubrificazione dell'imbiellaggio in tutte le condizioni di utilizzo.

Grazie alla riprogettazione degli impianti di aspirazione (polmoni, scatola filtro in carbonio e trombette) e di scarico (in alluminio) è stato possibile ottenere una riduzione di peso del propulsore di 8 kg. Fondamentali, anche in questo senso, le conoscenze acquisite in F1, che hanno guidato la riprogettazione dell'impianto di aspirazione, con polmone e scatola filtro in carbonio, portato all'utilizzo di un nuovo materiale per i pistoni e le boccole.