Die Sportwagenversion des 330 GTC, der GTS, wurde im Oktober 1966 im Rahmen der Automobilmesse in Paris vorgestellt. Der Wagen verfügte über das gleiche V12-Triebwerk wie der 330 GTC Coupé, dessen Triebwerk wiederum vom Motor des 400 Superamerica abstammte. Pininfarina entwarf eine klare, elegante Karosserie, womit der Wagen umgehend ein Hit wurde. Der GTS half Ferrari dabei sein Image als Hersteller von luxuriösen, offenen Hochleistungssportwagen zu festigen.