Hoewel hij veel kenmerken deelde met zijn voorgangers, was hij voorzien van een volledig nieuwe 7,3-liter Mercedes-AMG M297 V12-motor. Dankzij verbeterde inlaatspruitstukken, een nieuw uitlaatsysteem en een aangepaste ECU leverde deze motor nu maximaal 602 pk en 760 Nm koppel. De versnellingsbak was grotendeels gelijk aan die van de C12 S, maar met sterkere interne componenten en aangepaste differentieeloverbrenging.
De Zonda F had een topsnelheid van 345 km/u. De productie werd beperkt tot slechts 25 exemplaren. Hij was uitgerust met een extra koplamp en een nieuwe configuratie van mistlampen in het onderste grillegedeelte. Ook kreeg hij aangepaste carrosseriedelen, waaronder een vernieuwde neus, een nieuwe achterspoiler en aerodynamisch verbeterde ventilatieopeningen rondom, evenals gewijzigde buitenspiegels, wat alles samen de aerodynamica aanzienlijk verbeterde.
Ten opzichte van de S-variant bood de Zonda F ook verschillende technische verbeteringen. Er waren optionele koolstof-keramische remmen (van 380 mm), ontwikkeld in samenwerking met Brembo. Verder kreeg de wagen OZ lichtmetalen velgen, een Inconel-uitlaatsysteem en een hydrogevormde aluminium inlaatspruitstuk.
