Mit sechs Weber 40 DCN Vergasern bot der neue Motor mehr Drehmoment auch bei niedrigen Drehzahlen, auch wenn die Höchstleistung bei 8.000 U/Min. erreicht war. Neue amerikanische Sicherheitsbestimmungen führten dazu, dass in 18 Monaten lediglich 280 Exemplare gefertigt wurden.  Der 275 GTB4 Berlinetta löste den 275 GTB ab. Der Hauptunterschied war, dass das V12-Triebwerk des neuen Modells mit vier obenliegenden Nockenwellen pro Zylinderreihe versehen war. Der Wagen wurde im Jahr 1966 auf dem Pariser Automobilsalon vorgestellt und wurde bis März 1968 gefertigt. Insgesamt liefen 330 Exemplare – mit Fahrgestellnummern von 09007 bis 11069 – vom Band. Der 275 GTB/4 war mit dem Modell mit „langer Nase“ und zwei Nockenwellen praktisch identisch. Ohne die Motorhaube zu öffnen gab es lediglich ein Detail, an dem man das neuen Modell erkennen konnte: das Profil der Motorhaube. Dieses hatte am 275 GTB/4 einen schmalen, flachen Höcker, der die gesamte Haube entlanglief. Dabei darf man diese jedoch nicht mit dem breiten, flachen Mittelbereich der Motorhaube verwechseln, die man von den frühen Modellen mit doppelter Nockenwelle kennt. Wie bereits auch die Modelle mit doppelter Nockenwelle, so war auch die Karosserie des neuen Modells von Pininfarina entworfen und von Scaglietti gefertigt. Die Karosserie war üblicherweise aus Stahl, die Türen, die Motorhaube und die Kofferraumabdeckung aus Aluminium. Einige Exemplare waren hingegen vollständig aus Aluminium gefertigt. Die Karosserien waren auf ein Fahrgestell mit einem Radstand von 2.400 mm montiert, das die Werksbezeichnung 596 trug. Alle Exemplare trugen die ungerade Straßenwagennummerierung. Das Fahrgestell war dem der Wagen mit zwei Nockenwellen praktisch identisch, doch die andere Nummer war auf die kleinen Unterschiede im Antriebslayout zurückzuführen. Wie der Vorgänger so war auch das Modell mit vier Nockenwellen links- und rechtsgesteuert erhältlich. Serienmäßig waren Leichtmetallfelgen mit zehn Löchern montiert, als Sonderausstattung gab es für alle Exemplare Borrani-Speichernräder, die mit einer mittigen Nabe mit drei Flügeln gehalten wurden. Die Exemplare für den europäischen Markt hatten runde Heckleuchteinheiten, wobei der orangefarbene Blinker im oberen Bereich saß. Mittig war ein runder Reflektor integriert. Die Ausführungen für den US-Markt hatten eine vollständig rote Linse und einen mittig horizontal angebrachten Reflektor.

Die grundlegenden Maße und das Layout des Triebwerks waren ähnlich dem mit den zwei Nockenwellen des 275 GTB, waren jedoch mit neuen Zylinderköpfen ausgestattet. Der Motor trug die Werksbezeichnung 226 und hatte immer noch einen Hubraum von 3.286 ccm, mit Bohrung und Hub von 77 respektive 58,8 mm und Zündkerzen zwischen den Nockenwellen.

Ein weiterer bedeutender Unterschied war die Trockensumpfschmierung. Zudem gab es eine Reihe an Weber 40 DCN9, 17, oder 18 Vergasern, mit einer Doppelspule und einem hinter dem Motor montierten Zünd-Verteiler-System. Die Leistung des Wagens wurde mit 300 PS angegeben. Die Kraft wurde durch einen Kanal übertragen, der bereits bei den Modellen mit zwei Nockenwellen genutzt wurde. Der Motor war mit einem 5-Gang-Transaxle-Getriebe verbunden, das vom Fahrgestell getragen wurde. Antriebswellen liefen von hier aus zu den Hinterrädern mit Einzelradaufhängung. Diese verfügten über den gleichen Aufhängungsaufbau mit Schraubenfedern und Querlenker wie das Modell mit zwei Nockenwellen, der 275 GTB.

Von diesem Modell wurden keine Exemplare für den Renneinsatz gefertigt, obwohl einige Kunden leicht modifizierte Straßenwagen in verschiedenen Veranstaltungen einsetzten, wobei es sich dabei eher um Unterhaltung als um Sieg drehte.