Au cours de la saison 1988, la domination de McLaren était absolue ; l'équipe britannique aurait pu facilement gagner les seize courses si Ayrton Senna avait un peu mieux géré un back-marker lors du Grand Prix d'Italie. Naturellement, toutes les autres équipes ont accueilli favorablement les changements radicaux de règles prévus pour 1989. L'induction forcée a été totalement interdite et les moteurs à aspiration naturelle avaient une limite de cylindrée de 3,5 litres.
En s'inclinant en début de saison, Ferrari s'est tournée vers la nouvelle saison bien avant la fin de l'année 1988. Cela n'a pas été facile car de nombreux chiffres clés ont quitté l'équipe au cours de l'année. Parmi les remplaçants figurait le designer John Barnard, qui avait introduit la fibre de carbone en Formule 1 lors de son passage chez McLaren. Jean-Jacques, le sorcier des moteurs, a été remplacé par Claudio Lombardi. Il avait l'importante tâche de concevoir un tout nouveau moteur.
La cylindrée de 3,5 litres a donné à Ferrari l'occasion idéale de revenir à la configuration moteur préférée du constructeur, le V12. Lombardi n'a pas choisi la voie de la facilité et a créé un bloc léger de 12 cylindres avec quatre arbres à cames et cinq soupapes par cylindre. Trois vannes ont été utilisées du côté admission. Ferrari a officiellement évalué le moteur à 600 ch à un étonnant 12 500 tr/min.
Barnard était loin d'être certain que le nouveau moteur Ferrari serait assez puissant pour affronter les Renault et Honda V10. Pour obtenir l'avantage, il avait pensé à un moyen plus efficace de transférer la puissance aux roues qui aurait un effet durable. Il avait créé une boîte de vitesses à sept rapports avec embrayage automatique. Les palettes derrière le volant actionnaient la boîte de vitesses et le conducteur n'avait plus qu'à utiliser l'embrayage pendant le décollage. L'ingénieux système a permis de réduire considérablement les temps de changement de quart de travail.
Le groupe motopropulseur sophistiqué a été boulonné à un châssis monocoque en fibre de carbone en tant qu'élément entièrement sollicité. La nouvelle Ferrari a reçu un ensemble aérodynamique distinct avec un nez étroit et des nacelles latérales sur toute la longueur avec des prises d'air hautes et étroites juste derrière la suspension avant. Le fait qu'il y avait beaucoup moins de puissance disponible qu'au cours des années turbo était bien illustré par les ailes avant et arrière plus délicates. L'air frais était amené au moteur par deux becs de chaque côté de l'appuie-tête.
Fin 1988, Ferrari a construit deux prototypes sous le nom de " 639 F1 ". Ils n'ont été utilisés que pour les tests. Pour la première course de la saison, Nigel Mansell et Gerhard Berger se sont alignés avec la nouvelle 640 F1 ou F1-89. Bien qu'à peine testée, la machine révolutionnaire a connu un départ de rêve lorsque Nigel Mansell a remporté sa première victoire dans sa première course pour Ferrari. La 640 F1 est restée compétitive tout au long de la saison mais n'a pu que rarement convertir le rythme brut en résultats. Mansell et Berger ne gagneraient qu'une course chacun.
Barnard a quitté l'équipe à la fin de l'année et a été remplacé par Steve Nichols. Une grande partie du travail de 1990 a été consacrée à la fiabilisation de la machine rapide. Sans révision majeure, la 640 F1 est devenue la 641 F1. Le changement le plus notable a été l'adaptation d'une entrée d'air plus conventionnelle pour le moteur, mais qui était déjà apparue au milieu de la saison 1989. Les changements de personnel ont été plus prolifiques puisque l'équipe avait réussi à engager le champion du monde en titre Alain Prost pour piloter la 641 F1 aux côtés de Mansell.
Aussi minimes soient-ils, ces changements ont eu l'effet escompté. Prost a remporté la deuxième course de l'année et a remporté trois victoires d'affilée. Son plus proche rival pour le titre était son ancien coéquipier Ayrton Senna. Le Brésilien a connu un meilleur début de saison et a mené le championnat, mais Prost était toujours à portée de main après sa cinquième victoire de l'année. Senna a mis fin aux espoirs des'tifosi' en sortant Prost de la piste lors du départ du Grand Prix du Japon. Mansell a également remporté une course, aidant Ferrari à décrocher la deuxième place du championnat du constructeur.
L'évolution a une fois de plus été le maître-mot de la saison qui a suivi. La "nouvelle" 642 F1 se distingue à peine de son prédécesseur. Mécontent de sa position au sein de l'équipe, Mansell avait quitté l'équipe et a été remplacé par le talentueux Jean Alesi. Les deux Français n'ont pas mieux réussi qu'une poignée de secondes et de troisièmes. Vers la fin de l'année, une 643 F1 révisée était sur le terrain, mais ce n'était guère une amélioration. Le drame était complet lorsque Prost a été licencié avant la course finale après avoir comparé la maniabilité de la 643 F1 à celle d'un camion.
Des mesures drastiques ont été nécessaires pour remettre Ferrari sur les rails. Luca de Montezemolo, l'entraîneur de l'équipe dans les années 1970, a repris les rênes de l'équipe. La première voiture neuve en trois ans a été mise au point, mais malheureusement, elle n'a pas non plus donné les résultats escomptés. La 640 F1 et ses dérivés resteront à jamais gravés dans les mémoires pour le lancement de la boîte de vitesses à palettes à clapet qui a depuis été largement utilisée sur les voitures de course et de route. En 1990, le système révolutionnaire a rapproché Ferrari des deux titres.