Энцо Феррари всегда гордился своими 12-цилиндровыми двигателями, но он обычно умалчивал тот факт, что первые две победы в чемпионате Гран-при (в 1952 и 1953 гг.) его команде принёс 4-цилиндровый болид Ferrari 500 F2. Дело в том, что в эти два сезона все гонки Чемпионата мира проходили по правилам Формулы-2, где объём моторов не должен был превышать 2 л. Этим требованиям соответствовал 2-литровый силовой агрегат Colombo V12 SOHC от Ferrari 166, но вместо него Феррари решил использовать рядный 4-цилиндровый двигатель DOHC того же объёма (1985 см3), разработанный инженером Аурелио Лампреди. Он был легче, расходовал меньше бензина и развивал больше крутящего момента на низких оборотах. После успешного испытания в Гран-при этот мотор можно было установить и на спортивный автомобиль для гонок на выносливость. В 1953 г. компания построила два прототипа: 2.5-литровую Ferrari 625 TF и 2.9-литровую Ferrari 735 S, а к следующему сезону подготовила две полноценных гоночных модели: 2-литровую Ferrari 500 Mondial и 3-литровую Ferrari 750 Monza.

Ferrari 500 Mondial имела трубчатую раму с колёсной базой 2250 мм, независимую переднюю подвеску на двойных поперечных рычагах и поперечной рессоре, задний мост ДеДион и гидравлические барабанные тормоза на всех колёсах. Полностью алюминиевый рядный 4-цилиндровый двигатель объёмом 1985 см3 с двумя верхними распределительными валами, двумя клапанами на цилиндр, двойным зажиганием и двумя карбюраторами Weber развивал 170 л.с. и работал в паре с 5-ступенчатой механической коробкой передач. Автомобиль оснащался двухместным алюминиевым кузовом, спроектированным фирмой Pinin Farina и построенным на фабрике Scaglietti в Модене. В 1954 г. было изготовлено 12 родстеров (Spyder) и два купе (Berlinetta). От 12-цилиндровых Ferrari 250 и Ferrari 375 эти машины отличались отсутствием воздухозаборников и выпуклостей на капоте (карбюраторы у них были расположены не сверху, а сбоку от мотора). Ещё 14 единиц Ferrari 500 Mondial, выпущенные в 1954-1955 гг., получили более обтекаемый кузов родстер от самого Скальетти, разработанный при участии Дино Феррари.

Первой гонкой Ferrari 500 Mondial стали 12 часов Касабланки 1954 г., где Альберто Аскари и Луиджи Виллорези заняли 1-е место в своём классе и 2-е в общем зачёте после Ferrari 375 MM. Затем 3-литровая Ferrari 750 Monza одержала победу в гонке на одноимённом треке, и в совокупности с успехами Ferrari 375 Plus эти результаты обеспечили заводской команде второй по счёту чемпионский кубок.

Первая Ferrari с именем Testa Rossa (TR) была создана в 1956 г. как секретное оружие против 2-литровых гоночных автомобилей Maserati. Её название переводилось с итальянского как "красная голова" - головки цилиндров у неё были красного цвета. Как и у предыдущей модели 500 Mondial, объём одного цилиндра составлял 500 см3, а всего двигателя - 1985 см3. Это был всё тот же рядный 4-цилиндровый мотор DOHC конструкции Лампреди, но с двумя увеличенными карбюраторами Weber и сухим картером его мощность составляла уже 180 л.с. Автомобиль также получил полностью синхронизированную 4-ступенчатую коробку передач, двухдисковое сцепление и подвеску всех колёс на пружинах (независимую спереди и зависимую сзади). Двухместный открытый кузов из алюминия спроектировала и построила фирма Scaglietti. Все 15 экземпляров были неотличимы от 3.4-литровой модели Ferrari 860 Monza, за исключением одного прототипа с "понтонными" крыльями, похожего на Ferrari 250 Testa Rossa 1957 г.

Управляемая Питером Коллинзом и Майклом Хоторном, Ferrari 500 TR одержала победу в своей дебютной гонке 1000 км Монцы 1956 г. Ещё лучший результат показала разработанная на её базе 2.5-литровая Ferrari 625 LM с кузовом Touring Barchetta, на которой Оливье Жендебьен и Морис Тринтиньян заняли 3-е место в общем зачёте в Ле-Мане 1956 г. После этого заводская команда пересела на 12-цилиндровые автомобили Ferrari 315 S и 335 S, а Ferrari 500 TR поступила в продажу частникам. В 1957 г. она была переделана в соответствии с новыми правилами FIA Appendix C, требовавшими обязательного наличия двух дверей и лобового стекла на всю ширину кузова. Эта модификация получила название Ferrari 500 TRC. Технически модель не изменилась, только колёсная база была увеличена до 2350 мм. Несмотря на жёсткую конкуренцию со стороны Lotus и Porsche, в течение сезона она доминировала в 2-литровом классе в Ле-Мане, Себринге и Targa Florio. Выпущенная в 19-ти экземплярах, Ferrari 500 TRC стала последним 4-цилиндровым автомобилем Ferrari.