
V12-moottori on polttomoottori, jonka 12 sylinteriä on sijoitettu siten, että rakenne on kampiakselin pituusakselin suuntaisesti tarkasteltuna V-kirjaimen muotoinen. V12-moottori on luonnostaan värinätön, joten se ei tarvitse tasapainoakseleita.
V12-moottoreita käytettiin ensin lentokoneissa. Se oli yleinen voimanlähde hävittäjissä sekä pommikoneissa ensimmäisen maailmansodan loppupuolella, sekä koko toisen maailmansodan ajan. LZ 127 Graf Zeppelin-ilmalaivassa oli 5 Maybach VL II V12-moottoria.
Autokäytössä V12-moottoria käytetään lähinnä loisto-, urheilu- ja kilpa-autoissa. Isoissa kuorma-autoissa ja työkoneissa sekä muun muassa panssarivaunuissa on käytetty jonkin verran V12-dieselmoottoreita.
V12-dieselmoottori on mitä tyypillisin dieselveturin ja -moottorivaunun voimanlähde, yleensä nelitahtisena ja turboahdettuna mutta GM:n vetureissa myös kaksitahtisena dieselmoottorina. Suurinta yksikkötehoa tavoiteltaessa on vetureissa käytetty V16, V18 ja jopa V20-dieselmoottoreita.
UIM Class 1 World Powerboat -muskeliveneissä on voimanlähteinä mm. Lamborghinin V12-bensiinimoottoreita. Jahdeissa on V12-moottoreita 4-tahtisina nopeakäyntisinä dieseleinä. Mercury on esitellyt 4-tahtisen V12-perämoottorin.