Nel 1969 fece la sua comparsa nel Campionato del mondo Sport Prototipi la Porsche 917 che l’anno dopo divenne la vettura da battere. Nel 1970 la Ferrari, per contrastare i tedeschi, lanciò la 512 S, molto affidabile ma penalizzata dal peso di 880 chili contro i circa 800 della 917.
A Maranello allora si pensò ad ottimizzare il progetto della 512 S dando vita, in previsione della stagione 1971, alla 512 M dove la “M” stava per “Modificata”, perché il peso era diminuita a 815 chilogrammi e la potenza del motore V12 da 5 litri salita a 620 cavalli dai 550 della versione precedente ed anche la carrozzeria era stata ridisegnata, per garantire maggiore carico aerodinamico
La 512 M debuttò nell’ultima gara della stagione 1970, la 1000 Km di Zeltweg in programma l’11 ottobre, con al volante il belga Jacky Ickx e l’italiano Ignazio Giunti. Secondo tempo in prova dietro alla 917 di Pedro Rodriguez e Leo Kinnunen mentre in gara il belga, dopo poche tornate, riuscì ad ottenere tempi molto vicini a quelli della Porsche ed anche a battere il giro più veloce che Clay Regazzoni aveva ottenuto con la Ferrari 312 B di Formula 1 nel GP d’Austria di metà agosto: 1’40” netti la prestazione di Ikcx, 1’40”40 quella dello svizzero. Le Porsche per la prima volta in quella stagione si trovarono in difficoltà e solo la rottura dell’alternatore privò la vettura italiana di una vittoria all’esordio.
Prima di fine anno la 512 M prese parte alla 9 Ore di Kyalami in Sud Africa, gara di buon livello ma non valida per il Mondiale. La 512 M di Ickx-Giunti, benché penalizzata di un minuto per partenza anticipata, vinse la corsa staccando di un giro la Porsche 917 ufficiale di Jo Siffert e Kurt Ahrens.
La stagione 1971 avrebbe dovuto essere quella della definitiva consacrazione della Ferrari 512 M ma la Federazione internazionale annunciò, prima del via dell’annata, che a partire dalla stagione 1972 le vetture con un motore di oltre 3 litri di cilindrata, ovvero sia la Ferrari che la 917, sarebbero state messe al bando. A Maranello allora si decise di abbandonare il progetto della 512 M e di concentrarsi sulla progettazione della 312 PB che avrebbe difeso i colori della squadra italiana nel 1972.
La 512 M vinse in veste ufficiale solo a Kyalami e la Coppa Shell di Imola valida per il Campionato Interserie con Arturo Merzario mentre una quindicina di esemplari vennero ceduti ad alcuni team privati che vinsero in tutto altre dodici gare. Tra queste la Escuderia Montjuich che, con Nino Vaccarella e José Juncadella, si ritirò mentre era in testa alla 24 Ore di Le Mans 1971. Dipinta di giallo, il colore distintivo della scuderia spagnola, la 512 M arrivò quinta alla 1000 Km di Branhds Hatch di quell’anno con Juncadella e David Hobbs e seconda al Tour de France con Jean Pierre Jabouille e Jean Claude Guenard ad affiancare il pilota iberico.
Anche la Scuderia Filipinetti fece correre la 512 M: Mike Parkes e Jo Bonnier furono settimi alla 1000 Km di Buenos Aires (quella del tragico incidente di Ignazio Giunti) mentre l’inglese vinse a Vallelunga il Gran Premio della Repubblica. In Europa la vettura scese in pista anche per il tedesco Gelo Racing Team, per la scuderia Brescia Corse, per il team di David Piper (quarto a Le Mans con Chris Craft e David Weir) e per la squadra dello svizzero Herbert Muller mentre al di là dell’Atlantico gareggiò con i colori del North American Racing Team di Luigi Chinetti (terzo a Le Mans con Sam Posey e Tony Adamowicz) e per il team Penske, che con Mark Donohue e David Hobbs fu terzo alla 24 Ore di Daytona e sesto alla 12 Ore di Sebring.
Le ultime vittorie arrivarono nel 1973 grazie allo svizzero Herbert Muller e al suo team ad Hockenheim ed a Digione. Il 3 aprile 1977 la 512 M corse per l’ultima volta, classificandosi al settimo posto nelle mani dello svizzero Heinrich Keller in una gara al Paul Ricard.