自1963年以来，V12自然吸气发动机一直为兰博基尼最负盛名的产品系列提供强劲动力。该发动机迄今为止只在超级跑车上出现过两种排列设计，其一由Giotto Bizzarrini设计，本质上是一台赛车发动机，为适合公路驾驶而改进得更加“民用化” ，首次亮相即搭载于兰博基尼首款车型350GT；第二款发动机则完全从零开始设计，但保留了主要技术理念，应用于2011年推出的Aventador车型，这也是公司在技术上迈出的重要一步，为动力和可靠性树立了全新标准。
第一款发动机在其生命周期经历了不计其数的改进，以输出更多动力，而后又极大地降低了油耗和排放。1963年至2010年期间，发动机的安装的地方也不断发生明显的变化。它最初被置于350 GT、400 GT和Espada的车身前部，采用铝制汽缸盖、曲轴箱和活塞，重量减至232千克，其后变为中后置布局，并在Miura车型中旋转90度成为横向排列。从Countach车型开始，发动机再次旋转90度呈中后置纵向排列，有助于平衡重量分配。
随着发动机排量的增加，从350 GT的3.5升增至Murciélago的6.5升，减重慢慢的变成为必然趋势。因此品牌引入了新材料和新技术，降低发动机在底盘中的重量。今天，V12发动机是兰博基尼Aventador、Sián和Countach LPI 800-4，以及Essenza SCV12车型中跳动的强大心脏，Essenza SCV12输出的强劲动力高达830马力。
自诞生以来，V12发动机一直被认为是最精密和最知名的动力系统，兰博基尼车型上搭载的V12发动机让其声誉更进一步。Bizzarrini创造出的V12发动机让公司得以进入赛车世界，而费鲁吉欧·兰博基尼选择将其打造成为新车的量产发动机，从此开启了延续至今的传奇。
“兰博基尼的传奇故事因V12发动机而诞生，”前兰博基尼首席技术官Maurizio Reggiani表示，“在20世纪60年代，V12代表了技术、奢华和运动的巅峰造诣。”
在350 GT及其衍生车型后，V12发动机陆续被搭载在Miura（1966年）、Countach（1971年）、Diablo（1990年）等车型上，最后被安装于Murciélago上。1986年，工程师们将5.2升的发动机安装在兰博基尼的第一台超级SUV LM 002上，证明了其多功能性。兰博基尼还打造了一款LM 002特别版，搭载7.2升V12发动机，可输出700马力的动力，该发动机常用于离岸型竞速赛艇。
由于每个气缸列采用了双顶置凸轮轴——这在量产车发动机设计中尚属首次，发动机的“V ”型角度可以增大，逐步降低车身重心。对Miura而言，它采用横向中后置发动机布局，实现了更好的重量分配并缩短其轴距。变速箱和差速器被整合到动力系统中，使这款传奇超级跑车的整体装配更加紧凑。
为了进一步改善Countach的重量分配，设计团队把发动机移至中后部位置，并再次旋转90度，相比首款车型350 GT的布局翻转了180度。设计师将变速箱置于发动机前方，相当于“在驾驶舱内”。在最后一款迭代车型上，Countach的发动机容量已增至5.2升。从1986年开始，搭载在Countach上的V12发动机也在美国市场上获得道路合规认证。这一里程碑式的成就是通过电子燃油喷射技术实现的，在反污染法规更为严格的市场上，化油器已被电子燃油喷射技术所取代。
“随着排量的增加，发动机尺寸也会变长，这在某种程度上预示着必须将重心移向车尾，”Maurizio Reggiani补充说道，“这令车型更难驾驶，会出现过度转向。利用发动机转移重心的设计布局富有革命性的意义。就动力系统布局和安装的地方而言，Countach发动机在存续至今的这一代发动机中属于首位。”
1985 年，兰博基尼开始为全新超级跑车 Diablo研发 V12 发动机。这款车型于 1990 年首次亮相，发动机排量增加到 5.7 升，在 6800 转/分时可提供 492 马力的强劲动力。在1993年推出的Diablo VT版则是兰博基尼首款四轮驱动的超级跑车。此外，Diablo SV-R专为竞逐超级跑车大奖赛而设计，该赛事在1996年作为当年勒芒24小时耐力赛的辅助赛事而成立，共有32台Diablo SV-R参赛，这也是兰博基尼在2009年开始举办Super Trofeo挑战赛之前最大型的参赛项目。
1998年推出的Diablo GT是首款具备于1999年亮相的第二代车型设计元素的Diablo车型，并对发动机进行了重大技术升级。尤其有必要注意一下的是，每个气缸都采用了独立节气门，以改进发动机的节气门响应。这项技术变化在当时看来极具重要意义和前瞻性，将于2023年参加比赛的新Huracán GT3上就整合了类似技术。
随着奥迪集团收购大部分股份，兰博基尼迎来全面变革时期。新股东意识到，兰博基尼需要保持其品牌个性和独特性。“我们与奥迪建立了一种关系——设置一些界限，但充分尊重需求，”Maurizio Reggiani表示，“从一开始，奥迪就很清楚可以向兰博基尼提出何种要求，在两个品牌之间找到一种平衡，让双方都能通过提升差异化来得到逐步发展。在股东和集团内的其它品牌看来，兰博基尼的特殊性是品牌得以成功的关键之一。通过开发V12发动机所展示的成果给予了我们极大自信，让我们也可以对搭载在Gallardo上的V10发动机进行进一步调校，并以鲜明的兰博基尼方式开发其它全部的产品。”
在新的股权结构下，V12发动机的进化发展走向另一条路径。从以获取高功率输出为重心逐渐转变为注重体积效率，以满足日益严格的法规。以2001年亮相的Murciélago为例，它搭载6.2升V12发动机，动力输出可达580马力。Murciélago在2007年更新换代，排量增加到6.5升，能够输出670马力，强劲动力令人印象非常深刻。此外，车身减重100千克，发动机也进行了多处升级，配备了干式润滑系统，并使用净化泵进行机油再循环。兰博基尼因此能够缩短曲轴和底部间距，逐步提升操控性。
为Murciélago开发的V12发动机让兰博基尼在奥迪体系里找准定位，正是由于在V12诞生45年后做出重新设计V12发动机的决定，兰博基尼的设计师才能设定全新目标并抓住新的机会。
“当你重新设计一款发动机时，必须从一开始就考虑到每个使用环境和每个思考角度都能够触及的边界条件，”Maurizio Reggiani进一步解释，“对兰博基尼来说，Aventador就像一次预演，以证明我们大家可以达成对动力、重量和性能的理想设定，也能轻松实现集团所要求的可靠性。结果不言自明。我们的销售数量几乎是预计的两倍，这极大证明了Aventador的成功。尽管多年来不断进行改进和调整，但从工程学角度来看，发动机仍是当初那款。
“开始研发Murciélago时，我们有6.2升的发动机，平均功率为620-640马力。对于Aventador，我们从6.5升和700马力起步，考虑到产品的生命周期，功率必须至少增加10%，这对我们而言是极大的挑战。同时还需考虑到欧5排放标准，并且这是兰博基尼纳入奥迪旗下后的首个发动机项目，因此一定要满足集团的所有要求。”
Aventador发动机于2011年亮相，排量为6.5升，在8250转/分时动力输出达690马力。其在2013年、2015年和2016年数次改进，分别适配LP 700-4、LP 750-4和Superveloce车型。到2019年推出的SVJ车型，发动机的上限功率增至759马力；2021年亮相的最后一款Aventador车型Ultimae的输出功率已提升至780马力。同款发动机还被安装在Essenza上，这是一款不可在公路驾驶的纯赛道用车。在该配置下，发动机可输出830马力的强劲动力，这是真正的现代工程学奇迹。Maurizio Reggiani表示：“在Essenza上，V12发动机发挥出最佳性能，动力高达830马力。尽管是同款发动机，但排气背压因没有过滤器和隔音元件而更低，并且进气过滤器压降更低，因此发动机获得更高的容积效率。从结构上看，这款V12发动机的成功向我们证明了一款优秀的发动机从开发初期就能提供感性层面和动力方面的特质和潜力，在热力学和机械部件方面都显而易见。”
在兰博基尼于2023年第一季度进入混合动力篇章前，Aventador是最后一款搭载“纯粹”的V12自然吸气发动机的车型。
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