Der 365 GT 2+2 wurde 1967 auf der Automobilmesse in Paris präsentiert und löste den 330 GT 2+2 ab. Gefertigt wurde das Modell etwas mehr als drei Jahre lang bis Anfang 1971. Die Karosserie kam von Pininfarina, wo der Wagen auch gefertigt wurde, während man die mechanischen Komponenten bei Ferrari montierte.

Die Front des neuen Modells erinnerte an den 365 California, auch wenn die kleinen Eckstoßstangen etwas wuchtiger geraten und die integrierten Seiten/Blicklichter diesem Wagen eigen waren. Er war auch mit Luftauslässen aus schwarzem Kunststoff auf der Motorhaube versehen.

Das Profil der so genannten 5-Glas-Kabine war länger als das des Vorgängers, dem 330 GT 2+2, womit die langgezogene und flachere Heckscheibe praktisch in den horizontalen Kofferraumdeckel und in das Kamm-Heck überlief. Am Heck waren Dreifachlinsen angebracht, die von Chromringen eingefasst wurden. 

Darunter befand sich eine durchlaufende Stoßstange. Rund 800 Exemplare wurden von 1967 bis 1971 gefertigt.

Obwohl der 365 GT 2+2 den gleichen Radstand des 330 GT 2+2 aufwies so war er doch breiter und obwohl er flach und elegant war, sah er doch groß aus. Dies war den verlängerten Überhängen zu verdanken, womit das Fahrzeug um über 130 mm länger wurde. Zu Beginn war er mit einem ähnlichen Felgendesign wie dem der 10-Loch-Felgen ausgestattet; Leichtmetallfelgen kamen an der Serie II des 330 GT 2+2 zum Einsatz. Später verfügte er über Fünfsternfelgen.

Borrani-Speichenräder gab es weiterhin als Sonderausstattung. Etwa zur gleichen Zeit als man das Raddesign änderte wurden auch die Plexiglasabdeckungen der Scheinwerfer entfernt.

Die Karosserien saßen auf einem Chassis mit einem Radstand von 2.650 mm, das die Werksbezeichnung 591 trug. Alle Wagen waren ungerade durchnummeriert. Der Wagen wurde auf ähnlichen Fertigungsstraßen wie der Vorgänger montiert: große ovale Hauptrohre mit beachtlichen Querverstrebungen; Unterbauten wurden an den Hauptrahmen geschweißt, um die Karosserie und die Zusatzausrüstung zu tragen. Eine Innovation war die selbstregulierende hydropneumatische Hinterradaufhängung Es war auch der erste Serienwagen des Hauses Ferrari, der serienmäßig mit Servolenkung ausgestattet war. Angeboten wurde er sowohl links- als auch rechtsgesteuert.

Der 4,4-Liter V12-Motor war mit einer obenliegenden Nockenwelle versehen und trug die Werksbezeichnung 245. Der Gesamthubraum betrug 4.390 ccm, mit Bohrung und Hub von 81 respektive 71 mm, wobei die Zündkerzen auf der Außenseite des V-Blocks saßen. Drei Weber 40 DFI/5 Doppelvergaser, eine Doppelspule und ein Zünd-Verteiler-System hinter dem Motor sorgten zusammen für 320 PS. Das Triebwerk war mit einem 5-Gang-Synchrongetriebe verbunden, der Achsantrieb erfolgte über eine Propellerwelle hin zum Differential und Antriebswellen zu den beiden Hinterrädern.