El código del motor del Ferrari Portofino es F154BD. Pertenece a la familia F154, de la que también forman parte los motores del Ferrari California T (el modelo al que reemplaza el Portofino), Ferrari 488 GTB, Maserati Quattroporte GTS y Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio entre otros.

Tiene ocho cilindros, repartidos en dos bancadas de cuatro que forman entre sí un ángulo de 90 grados. La cilindrada es 3855 cm³, la misma que la del GTC4Lusso T e inferior a la del 488 GTB (3902 cm³). Hay cuatro válvulas por cilindro, un sistema de inyección directa y dos turbocompresores de doble entrada (del fabricante IHI). Da una potencia máxima de 600 CV a 7500 rpm y un par motor máximo de 760 Nm entre 3000 y 5250 rpm. Son 40 CV y 5 Nm más que el California T (ficha comparativa). El límite de revoluciones es 7500 vueltas y la relación de compresión es 9,4 a 1.

Los turbocompresores están colocados fuera de la V que forman los cilindros (imagen), al contrario, por ejemplo, que en el motor V8 del Mercedes-AMG GT, que están dentro (imagen). Los colectores de escape —hay dos, uno por cada bancada de cilindros— forman una pieza única con la carcasa de su respectivo turbocompresor, en contraposición con el motor del California T, en el que los colectores y la carcasa del turbo eran piezas moldeadas de manera independiente y posteriormente unidas. Además, todos los conductos del colector tienen la misma longitud. El beneficio de todo ello es, en palabras de Ferrari, una mejora de rendimiento que se expresa en forma de una respuesta más rápida de la turbina del turbo a los gases de escape (por tanto, en una disminución en el tiempo de respuesta; Ferrari dice que es siempre inferior a 1 segundo), en menores pérdidas por bombeo y en un sonido más «sugestivo».

El bloque de los cilindros, los pistones y las bielas están hechos de aluminio. El cigüeñal es plano, como en todos los motores V8 de Ferrari en la actualidad (un cigüeñal plano es aquel en el que todas las muñequillas están colocadas en el mismo plano). Este tipo de cigüeñal es más ligero que el habitual en disposición a 90 grados, hace que la respuesta del motor sea más inmediata y mejora la capacidad de alcanzar revoluciones elevadas.

El sistema que Ferrari llama «Variable Boost Management» controla el par que llega a las ruedas en función de la marcha seleccionada y de las revoluciones (lo hace jugando con la presión máxima de los turbocompresores). En primera, segunda y tercera está limitado a unos 620 Nm; de cuarta en adelante aumenta de manera gradual hasta el máximo, 760 Nm, que solo se consigue con la séptima velocidad engranada. El objetivo de esta tecnología es suavizar la curva de par y hacer que este crezca de manera progresiva con las revoluciones. Trata de evitar el incremento súbito de empuje y posterior bajón que suele caracterizar a los motores turboalimentados y emular así la entrega de potencia de un motor atmosférico.

El intercooler es más eficiente que el del California T ya que puede enfriar mayores volúmenes de aire sin incrementar la resistencia aerodinámica. Las tomas de entrada de aire para los intercooler están localizadas a ambos lados del radiador central (imagen).

La línea de escape tiene mayor diámetro que en el California T. Al final de la misma hay unas válvulas de mariposa accionadas eléctricamente y cuya posición altera el sonido que emite el vehículo. En modo Comfort la posición de las válvulas hace que el sonido que produce el escape sea grave, pero relativamente discreto (el Portofino siempre suena más que un coche convencional). En modo Sport las válvulas están completamente abiertas y el ruido que se oye es mucho más elevado.

En los extremos de los faros hay unos orificios que comunican con el hueco interior de las ruedas y que dirigen el aire hacia un canal que forma la carrocería justo por detrás de ellas. Este diseño beneficia la refrigeración de los discos de freno, disminuye la presión en ese área (y por tanto las fuerzas ascensionales) y reduce la resistencia aerodinámica. El Cx del Ferrari Portofino es 0,31, mientras que el del California T es 0,33.

La suspensión es independiente, con un doble triangulo delante y un paralelogramo deformable detrás. Los amortiguadores son magnetoreológicos, es decir, que pueden variar su dureza gracias a los cambios de viscosidad de un fluido que hay contenido en ellos (en este fluido hay partículas metálicas en suspensión, las cuales se disponen de una manera u otra según la intensidad del campo magnético que se ejerza sobre ellas. Esto es lo que produce su cambio de viscosidad). A estos amortiguadores Ferrari los denomina SCM-E. También los tenía el California T, pero en el Portofino son un 15,5 % más firmes delante y un 19,0 % más detrás. La centralita electrónica que los controla (ECU Gen3) es más precisa y rápida y permite que la diferencia entre los modos de conducción Comfort y Sport sea más acentuada.

El Portofino tiene la última generación del diferencial electrónico de Ferrari, denominado E-Diff3. Es el mismo del 812 Superfast y se  encarga de variar el reparto par entre las ruedas de este eje para optimizar la tracción. La dirección tiene asistencia eléctricohidráulica —en el California T es hidráulica— y una desmultiplicación un 7% inferior (hay 2,1 vueltas de volante entre topes, que es muy poco).

No tiene el sistema «Side Slip Angle Control» o SSC2 del 448 GTB y 488 Pista porque Ferrari piensa que no es necesario para un modelo como el Portofino, que tiene una orientación menos deportiva. El SSC2 es un sistema que analiza el deslizamiento lateral del vehículo, lo compara con los valores ideales y reparte el par motor entre las ruedas traseras con el fin de incrementar la velocidad de paso por curva sin afectar negativamente a la estabilidad y la sensación de control.

Los discos de freno son siempre de tipo carbocerámicos. El diámetro de los delanteros es 390 mm y el de los traseros 360 mm (igual que en el California T). El tamaño de las ruedas es 245/35 R20 delante y 285/35 R20 detrás. Los neumáticos son Pirelli PZero con especificación Ferrari.

El Portofino tiene un chasis diferente al del California T y, junto con la carrocería, está diseñado y construido con el fin de disminuir el número de componentes e incrementar la rigidez. Por ese motivo, hay partes que son huecas y otras que tienen una construcción más simple (por ejemplo, la estructura metálica del marco del parabrisas está hecha de 2 piezas en vez de las 21 del California T). Otras áreas en las que se ha reducido la masa ha sido en la estructura de los asientos (son de una aleación de magnesio), el compresor del climatizador y en diversos componentes electrónicos y del motor.

La masa del Portofino es 1739 kilogramos (distribución de 46 % delante y 54 % detrás). Según Ferrari, es 80 kilogramos más ligero que el California T, aunque si se resta la masa que da para cada modelo sale 66 kilogramos. La rigidez de la carrocería del Portofino es un 35 % superior y las líneas de soldadura sobre la carrocería y el chasis son un 30 % más cortas.

Ferrari también ha trabajado para mejorar el confort de marcha con el techo abierto. Con el deflector en su posición de servicio (hay que colocarlo manualmente), el flujo de aire en el interior es un 30 % menor que en el California T (17 % menos sobre la cabeza y 40 % menos sobre el pecho). Además, el sistema de climatización tiene una potencia de ventilación un 20 % superior y es, de media, 8 decibelios más silencioso.