El 365 GT 2+2 coupé se presentó en el Salón del Automóvil de París de 1967 para reemplazar al 330 GT 2+2, y se mantuvo en producción durante poco más de tres años, hasta principios de 1971. La carrocería estaba diseñada por Pininfarina y los coches se construían y remataban en sus instalaciones, antes de ser embarcados hacia la fábrica de Ferrari donde fijaban los componentes mecánicos.

El nuevo modelo se asemejaba al 365 California en el frontal, aunque los paragolpes de las esquinas, específicos para este vehículo, eran más consistentes e incorporaban las luces de posición y los intermitentes. También tenía unas rejillas de plástico negro en ambos lados del capó, debajo del parabrisas, para la salida del aire procedente del vano motor. El perfil de tres cristales laterales era más largo que el de su antecesor, el 330 GT 2+2, con una línea más alargada e inclinada en la parte posterior, donde se incorporaba la luneta, seguida de una tapa de maletero plana que terminaba en una trasera cortada. En el panel de cola había un par de pilotos con forma rectangular que tenían tres lentes circulares y estaban rematados con un bisel cromado alrededor. Por debajo se colocaba un paragolpes también cromado y de una sola pieza para cubrir todo el ancho.

A pesar de que el 365 GT 2+2 mantenía la misma distancia entre ejes que el 330 GT 2+2, era más ancho y con un aspecto más elegante, gracias a los voladizos delantero y trasero mayores, que hacían que la longitud total del vehículo se incrementara 130 mm. Inicialmente equipaba las llantas de aleación con el diseño de diez orificios que ya había utilizado la Serie II del 330 GT 2+2, pero más tarde se adoptaron unas de cinco brazos con forma de estrella. Las llantas Borrani de radios continuaron siendo opcionales a lo largo de la vida del coche. Al mismo tiempo que se cambiaba el diseño de las llantas, se suprimieron las protecciones de plexiglás de los faros, aunque se mantuvo la posición empotrada de los mismos en las aletas.

Las carrocerías iban montadas sobre un chasis con 2.650 mm de distancia entre ejes, que tenía el código de referencia interno 591. Todos los chasis estaban numerados siguiendo la secuencia de cifras impares típica de los vehículos de carretera de Ferrari y fueron construidos en la misma línea de montaje que vio nacer al modelo precedente. La estructura estaba formada por grandes tubos de sección ovalada, con brazos transversales de refuerzo y subchasis soldados al bastidor principal para soportar la carrocería y el equipamiento auxiliar. Este modelo contaba con una importante innovación, la suspensión trasera independiente y autonivelante, para mantener siempre igual la altura de la carrocería fuera cual fuera la carga que soportaba. También era el primer modelo Ferrari de producción en montar la dirección asistida de serie, y estuvo disponible tanto con volante a la izquierda como a la derecha.

El motor, un V12 de 4.4 litros con un árbol de levas en cabeza por cada bancada de cilindros, tenía un código de referencia interno 245. Su cilindrada exacta era 4.390 cc, con un diámetro por carrera de 81 x 71 mm, y llevaba las bujías por fuera de la “V”. La alimentación se realizaba mediante tres carburadores de doble cuerpo Weber 40 DFI/5. Tenía doble bobina y un sistema de encendido con el distribuidor colocado por detrás del propulsor. Su potencia era de 320 CV. El motor iba acoplado a una caja de cambios de cinco velocidades, todas ellas sincronizadas, que se conectaba mediante el árbol de transmisión al diferencial y éste, a su vez, lo hacía a cada uno de los palieres que movían las ruedas traseras independientes.