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Tout comme la version deux litres, la Dino 246 S partageait un style similaire à la 250 Testa Rossa de la même époque, mais était équipée d'un moteur dérivé de la Formule 1. Cette version a fait ses débuts en janvier 1960 au 100 km de Buenos Aires pendant la Temporada Argentina entre les mains de Scarfiotti et Gonzalez. Deux voitures ont également participé à la Targa Florio, terminant respectivement deuxième et quatrième. Bien que le Dino 246 S ait par la suite été largement utilisé par les corsaires, les pilotes d'usine officiels de Ferrari n'ont utilisé que la 250 Testa Rossa.
C'était devenu une tradition chez Ferrari d'essayer le dernier moteur de Formule 1 dans une voiture de sport et le nouveau moteur Dino V6 conçu pour la saison 1958 ne faisait pas exception. Nommé en mémoire de son instigateur Alfredo'Dino' Ferrari, ce moteur très perfectionné a été conçu en grande partie par le légendaire ingénieur Vittorio Jano. Il est apparu pour la première fois en 1957 en Formule 2 de 1,5 litre, mais sa taille a rapidement augmenté pour répondre aux exigences plus élevées de la Formule 1. Pour permettre plus d'espace pour respirer, le V6 avait un angle inhabituel de 65 degrés et arborait deux arbres à cames en tête. Moins d'un an après avoir fait ses débuts en monoplace en 1958, le moteur Dino s'est frayé un chemin dans une course sportive.
Le nouveau moteur s'est accompagné d'une nouvelle politique de dénomination, la nomenclature traditionnelle de déplacement unitaire ayant été abandonnée. Les deux premiers chiffres indiquaient le déplacement et le troisième le nombre de cylindres. Ainsi, lorsque Peter Collins a lancé la Ferrari 206 S (s/n 0740) dans le Sussex Trophy en 1958, ce qui était caché sous le capot en aluminium était assez évident. Extérieurement, il n'y avait pas grand-chose pour distinguer le nouveau bolide de l'actuel Fantuzzi et des 250 TR à moteur V12, si ce n'est les trois séries de Weber qui passaient à travers le capot au lieu des six plus connues. Techniquement, il n'y avait pas grand-chose pour distinguer les deux et la rumeur courait qu'avec de plus gros moteurs, les Dinos finiraient par remplacer les V12 de course sportive. Toujours avec le moteur de deux litres, Collins a terminé deuxième et une semaine plus tard, Gino Munaron a remporté la première manche lors d'une course locale à Monza. Les rumeurs se sont encore renforcées lorsque Mike Hawthorn est apparu avec la 296 S (s/n 0746) à moteur de trois litres en mai, mais c'était la seule sortie de la voiture.
En fin de saison, Enzo Ferrari a conclu que les Dino-moteurs seraient trop complexes pour être utilisés par des corsaires et pas assez rapides pour remplacer les 250 TR de l'équipe Works. Les deux voitures ont été dépouillées de leurs moteurs et la voiture de 3 litres a reçu un moteur V12 et a été vendue en 250 TR à Luigi Chinetti du North American Racing Team (NART). La première voiture a été retenue, en attendant l'installation d'une nouvelle version du moteur Dino. Outre le fait d'avoir six cylindres, le nouveau Dino ne partageait pas grand-chose avec ses homonymes. Les têtes ne portaient qu'un seul arbre à cames chacune et l'angle en V était de nouveau à 60 degrés. Il a été conçu à la fois pour la compétition et pour la production. Bien qu'ayant une cylindrée identique, le nouveau moteur a perdu près de trente chevaux sur la 206 S quad-cam et pour éviter toute confusion, le nouveau V6 de deux litres a été baptisé 196 S. Une version plus civilisée a également été testée, qui développe encore 175 ch. Le moteur de course de la 196 S a été installé dans le châssis 0740 et terminé avec la dernière version de la carrosserie du roadster Fantuzzi qui a fait ses débuts victorieux à la Coppa Sant'Ambroeus de Monza en mai 1959.
Plus tard dans la saison, une seconde 196 S (s/n 0776) fut achevée et immédiatement vendue à Chinetti pour qu'il puisse entrer en Amérique du Nord. Chinetti a participé à diverses courses pour les frères Rodriguez, dont les 12 Heures Sebring 1960 et la Targa Florio, mais avec peu de succès. Tout comme les voitures de Formule 1 à moteur Dino, les coureurs sportifs traditionnels ont commencé à perdre du terrain face aux coureurs à moteur intermédiaire plus avancés. Deux autres voitures à moteur avant ont été construites (s/n 0778 et 0784), toutes deux initialement équipées d'une version à quatre cames de 2,4 litres du Dino V6. Cette dernière disposait également d'une suspension arrière indépendante à double triangulation, au lieu de l'habituel essieu moteur. Ils étaient destinés à servir de réserve pour les voitures à moteur V12 plus lourdes sur les voies plus sinueuses. Phill Hill et Wolfgang von Trips ont frôlé le succès dans la Targa Florio 1960 avec'0784', mais n'ont pas pu faire mieux que deuxième derrière la Porsche RS60 de Joachim Bonnier et Hans Herrmann, plus légère et plus souple. A la fin de la saison,'0778' a été vendu avec un moteur à deux cames de deux litres et Chinetti a acheté'0784' encore avec le moteur à quatre cames pour les frères Rodriguez. Il a fait remplacer la carrosserie par une carrosserie de roadster plus glissante par Fantuzzi, mais l'époque des petites voitures de sport à moteur avant était terminée. Comme en Formule 1, Ferrari avait opté pour la configuration à moteur central pour ses voitures de sport Dino en 1961 et non sans succès.
Il s'agit du premier des deux 246 S Dinos construits. Il a été couru par l'usine au début de 1960 avec une deuxième place en classe à la Targa Florio comme le meilleur résultat. La saison '0778' a été interrompue par un violent incendie au Nürburgring. Entièrement reconstruite, la voiture a été envoyée à la NART, qui y est entrée pour les 12 heures de Sebring 1961. Jim Hall et George Constantine l'ont mené à une victoire de classe. Il est resté aux Etats-Unis jusqu'à ce que Pierre Bardinon l'ajoute à sa collection Mas du Clos dans les années 1970. Depuis, il n'a changé de mains que deux fois, notamment acquise par Juan Barazi qui l'a fit courir dans de nombreuses courses historiques. Elle appartient aujourd'hui au collectionneur américain Greg McCaw
Achevé à la fin de 1959, le châssis 0784 était le dernier moteur avant construit par Dino. Equipée d'un moteur à 4 cames, elle a été courue en deuxième position dans la Targa Florio 1960 par Phil Hill et Wolfgang von Trips. En 1961, il a été vendu à Luigi Chinetti pour son North American Racing Team (NART) et a été remodelé avec une carrosserie'High-Tail' plus aérodynamiquement avancée. NART est entré dans la voiture pour Ed Hugus et les frères Rodriguez, mais aucun résultat notable n'a été enregistré. Le châssis 0784 a finalement été vendu à Pierre Bardinon et est resté dans sa collection Mas du Clos pendant de nombreuses années. Plus récemment, il a été acquis par un collectionneur basé en Angleterre, qui a fait campagne avec succès depuis lors. On peut le voir ici lors d'une grande variété d'événements, dont le Goodwood Revival 2009 où il a été mené à la victoire dans la course d'endurance d'une heure par Nicky Leventis et Bobby Verdon-Roe.
