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Partendo dalla 599 GTB Fiorano, di cui la 599XX conserva la tradizionale architettura transaxle ed il frazionamento del propulsore, i tecnici di Maranello hanno realizzato una vettura estrema espressamente concepita per l'utilizzo in pista. Il motore ha subito sostanziali interventi alla camera di combustione, alla linea di aspirazione e scarico. Questi, congiuntamente alla riduzione degli attriti dei vari organi meccanici e al regime massimo di rotazione elevato a 9.000giri/min, assicurano la potenza massima richiesta pari a 700 CV. Un'attenzione particolare è stata data anche alla riduzione del peso di molti componenti del motopropulsore ottenuta sia mediante l'ottimizzazione delle forme, come nel caso del nuovo albero motore, sia attraverso l'utilizzo di materiali nobili, come la fibra di carbonio impiegata per il polmone di aspirazione. Per quanto riguarda la trasmissione viene utilizzata una nuova gestione del sistema di cambiata che riduce il tempo totale di passaggio marcia a 60 ms.
La 599XX è caratterizzata anche da un criterio innovativo per quanto riguarda l'utilizzo dell'elettronica. Il sistema, denominato High Performance Dynamic Concept, è stato definito allo scopo di ottenere la massima reattività dalla vettura, gestendo in modo ottimizzato la combinazione del limite meccanico con il potenziale dei controlli elettronici. Meccanica ed elettronica concorrono quindi a raggiungere il massimo potenziale della vettura, in modo costante e in condizioni di utilizzo estreme. L'handling sportivo è incrementato grazie all'adozione delle sospensioni a controllo magnetoreologico di seconda generazione. La guida sportiva è facilitata mediante la presenza di un "ingegnere di macchina virtuale" che consente di monitorare in tempo reale lo stato di efficienza e di utilizzo della vettura fornendo al pilota tutte le informazioni necessarie attraverso il quadro di bordo.
Lo studio aerodinamico del corpo vettura è stato oggetto di numerose sessioni di test in galleria del vento attraverso i quali si è ottenuto un valore di carico verticale di 280 kg a 200 km/h (630 kg a 300 km/h). Il fondo scocca è stato completamente carenato e gli sfoghi d'aria per il raffreddamento dei liquidi motore sono stati spostati sul cofano. Per la prima volta è impiegato l'Actiflow System che contribuisce ad incrementare il carico verticale e/o ridurre la resistenza nelle diverse condizioni di dinamica in pista. Questa soluzione consiste nell'adozione di due ventole, alloggiate nel bagagliaio, che grazie alla presenza di un materiale poroso nel diffusore aspirano l'aria dal fondo vettura espellendola dal retro attraverso due griglie sistemate all'altezza dei fanali posteriori. Sulle pinne l'impiego di una aletta laterale incrementa il carico verticale mentre l'adozione di getti sintetici, posizionati nella parte posteriore della vettura, consente di controllare la vorticità della scia e ridurre la resistenza aerodinamica. Infine, sono stati introdotti schermi di ispirazione F1 (detti "wheel donuts") che carenano parzialmente i dischi freni e il cerchio con la duplice funzione di migliorare sia l'aerodinamica che il raffreddamento.
La carrozzeria è stata rivista anche nei materiali, con largo uso di compositi e fibra di carbonio, e nelle tecnologie, sfruttando la conoscenza acquisita nell'impiego dell'alluminio, al fine di raggiungere l'obiettivo di peso. Lo sviluppo di materiali più performanti ha interessato anche l'impianto frenante. Il materiale delle pastiglie freno è infatti in fibra di carbonio e consente un ridimensionamento della pinza a pari efficacia. Il nuovo impianto carboceramico di tipo racing consente quindi spazi d'arresto ancor più ridotti ed una miglior efficienza complessiva.
Gli pneumatici di tipo slick (29/67 R19 Anteriori e 31/71 R19 Posteriori) sono montati su cerchi da 19 x 11J all'anteriore e 19 x 12J al posteriore e sono stati specificamente sviluppati per la 599XX allo scopo di contribuire alla massimizzazione della stabilità in curva e all'aumento dell'accelerazione laterale.
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