В 1931 г. компания Cadillac дополнила свой флагман V16 ещё одной люксовой многоцилиндровой моделью - V12. О намерении её выпустить генеральный менеджер Лоуренс Фишер заявил ещё до официального дебюта V16 в 1930 г., чтобы сохранить в секрете разработку 16-цилиндрового мотора. Конструкция силовых агрегатов V12 и V16, построенных Оуэном Нэкером, была одинаковой: два блока, соединённых под углом 45°, один нижний распределительный вал, два верхних клапана на цилиндр и два карбюратора. V12 имел на четыре цилиндра меньше, но вследствие увеличения их диаметра его объём составлял 6030 см3, а мощность - 135 л.с. Шасси у всех Cadillac тоже были похожими и отличались только длиной колёсной базы: 148" для V16 и 140" или 143" для V12.

Внешне Cadillac V12 и V16 можно было различить разве что по соответствующим значкам на решётке радиатора. Кузова для V12 370-A изготавливали фирмы Fisher и Fleetwood; это были 5-ти или 7-местные седаны, купе, кабриолеты, фаэтоны и ещё несколько дополнительных стилей. Цены начинались с $3795 за 2-местное купе от Fisher и доходили до $4895 за all-weather фаэтон от Fleetwood. В сравнении с Cadillac V16 это было недорого, поэтому V12 в первый же год превзошёл старшую модель с продажами 5733 ед. против 363 ед. соответственно. Кабриолет Cadillac V12 370-A в 1931 г. использовался в качестве пейс-кара в гонке Indianapolis 500.

В 1932-1935 гг. в дизайн всех моделей Cadillac, включая V12, вносились одни и те же изменения, в основном направленные на улучшение аэродинамики. Модернизация шасси проводилась в 1934 г. и включала установку независимой передней подвески и гидравлических тормозов. В 1935 г. мощность 6-литрового 12-цилиндрового двигателя была увеличена до 150 л.с. В условиях Великой депрессии продажи снижались с каждым годом: в 1932 г. они составили 1740 ед., в 1933 г. - 953 ед., в 1934 г. - 549 ед., в 1935 г. - тоже 549 ед. В 1936 г. Cadillac V12 370 был переименован в Series 80/85, а в 1937 г. производство автомобилей с мотором V12 прекратилось. Всего за семь лет было построено 10903 машин, из них 901 ед. в 1936 г. и 478 ед. в 1937 г.