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Évolution de la 126 C2, la 126 C2B est également conçue par l'ingénieur Harvey Postlethwaite. Elle répond au nouveau règlement qui interdit les bas de caisse à effet de sol et impose un fond plat. Pour compenser l'adhérence perdue, un petit aileron en forme de sabot est placé au-dessus de chaque roue arrière. Un aileron surdimensionné est réalisé afin d'apporter davantage d'appui. La déportance ainsi générée doit améliorer le comportement du châssis qui subit le fort couple du propulseur suralimenté. Le moteur V6 muni de deux turbocompresseurs KKK est le même que celui de la 126 C2. Les ingénieurs ont encore augmenté la puissance du moteur, à environ 800 ch (597 kW ; 811 CV) en qualification et plus de 650 ch en course, généralement considérés comme un des moteurs les plus puissant de la saison 1983.. La monocoque est un composite constitué de kevlar, de fibre de carbone, et d'aluminium, matériau abandonné à partir de la Ferrari 126 C3.
Dès le Grand Prix des États-Unis Ouest, deuxième manche de la saison, la 126 C2B apparaît performante : les Ferrari monopolisent la première ligne sur la grille de départ1. Parti en pole position et en tête de la course, Patrick Tambay s'accroche avec Keke Rosberg au vingt-cinquième tour et abandonne. Dixième du Grand Prix précédent, René Arnoux termine la course troisième alors qu'il est cinquième à la fin du premier tour.
Après un Grand Prix de France en retrait, la 126 C2B retrouve de la compétitivité à Imola : troisième des qualifications, Tambay remporte l'épreuve tandis qu'Arnoux, auteur de la pole position, se classe troisième.
Qualifié deuxième et après un départ difficile, Arnoux abandonne dès le sixième tour du Grand Prix de Monaco où Tambay marque les points de la quatrième place. À Spa-Francorchamps, Arnoux, victime d'un problème moteur, renonce vers la mi-course ; Tambay profite des ennuis mécaniques d'Andrea De Cesaris pour finir deuxième après avoir dépassé Nelson Piquet.
Malgré des essais qualificatifs satisfaisants, le Grand Prix des États-Unis Est est décevant pour Ferrari. À la suite d'un problème électrique sur sa voiture, Arnoux, en pole position, abandonne pour la troisième fois consécutive. Tambay, troisième, cale sur la grille de départ et est contraint de se retirer d'une course marquée par deux dernières victoires dans la discipline : celle de l'écurie Tyrrell et celle d'un moteur atmosphérique avant l'interdiction des turbocompresseurs en 1989.
Pour sa dernière apparition, à l'occasion du Grand Prix du Canada, la 126 C2B se montre dominatrice. René Arnoux réalise la pole position et mène soixante-six des soixante-dix tours pour remporter l'épreuve. Auteur du quatrième temps en qualifications, Patrick Tambay prend les commandes pendant un tour, se classe troisième et réalise le meilleur tour en course. À partir du Grand Prix de Grande-Bretagne, la 126 C2B est remplacée par la Ferrari 126 C3, qui dispose d'un moteur plus puissant et d'une monocoque plus légère.
