Digno sucesor del 365 California, su elevado precio no fue obstáculo para que alcanzara un éxito razonable de ventas, especialmente en Estados Unidos, donde aún se le considera un coche de culto. Casi un año después de la llegada del 365 GTB4, se presentó en el Salón del Automóvil de Fráncfort de 1969 la versión spider, el 365 GTS4. Desde un punto de vista estético, era idéntico a su hermano de cintura para abajo, y sólo la capota de lona abatible y el perfil del maletero le diferenciaban.

La versión spider fue muy popular, particularmente en el mercado americano, y desde el instante de su lanzamiento supuso, aproximadamente, el 10% de las ventas totales del modelo. A partir de entonces, se les cortó el techo a varias berlinettas para convertirlas en una variante spider, una moda especialmente popular a finales de los ochenta, que disparó el precio de los ejemplares originales. Las dos variantes del modelo se mantuvieron en producción hasta 1973 y, teniendo en cuenta el ritmo con el que fueron sustituidos los coches anteriores, se puede considerar que tuvieron un periodo de comercialización bastante largo. En ese tiempo se construyeron un total de 122 unidades del spider, con un intervalo en los números de chasis que fue del 14365 al 17073.

En el Salón del Automóvil de París de 1969 Pininfarina presentó un ejemplar único de coupé “speciale”, con el número de chasis 12925, que se caracteriza por arco antivuelco hecho en acero y una luneta trasera extraíble gracias a una cremallera, mientras que el techo se componía de un panel fijo. También tenía una sección trasera más larga y un paragolpes posterior dividido en dos partes, una para cada esquina. Se produjeron algunas carrocerías especiales más sobre coches ya fabricados. Michelotti fue quien las hizo, bajo la supervisión del máximo responsable de la escudería NART, Luigi Chinetti, y/o su hijo Luigi Chinetti Jr.

Las carrocerías se montaban sobre un chasis con una distancia entre ejes de 2.400 mm, que tenía el código de referencia interno 605. Todos los chasis fueron numerados siguiendo la secuencia de cifras impares típica de los coches de carretera. La construcción seguía las líneas generales que se utilizaban en aquel periodo, con tubulares principales de gran sección y forma ovalada, brazos transversales de refuerzo y subchasis que soportaban la carrocería y los componentes auxiliares. El modelo estuvo disponible tanto con volante a la izquierda como a la derecha.

Las llantas de serie eran de aleación, con un diseño de cinco radios en forma de estrella y una tuerca central de fijación a un buje tipo Rudge, aunque los coches para el mercado americano y para algunos otros llevaban una gran tuerca central en consonancia con las legislaciones correspondientes. Durante todo el periodo de producción se ofrecieron opcionalmente las llantas Borrani de radios.

El motor era el mismo V12 utilizado en el 365 GTB4, con el código de referencia interno 251. Tenía una cilindrada de 4.390 cc, con un diámetro por carrera de 81 x 71 mm, y sistema de lubricación por cárter seco. Llevaba una batería de seis carburadores de doble cuerpo Weber 40 DCN20 ó 21, con un sufijo “A” para los coches del mercado americano. Tenía una doble bobina y un sistema de encendido con el distribuidor montado por detrás del motor, excepto en las versiones americanas que disponían de un encendido electrónico. Su potencia era de 352 CV.

Además, los vehículos destinados al mercado americano incorporaban varios dispositivos para controlar las emisiones de gases de escape, entre ellos un sistema que gestionaba el régimen mínimo de ralentí y otro de inyección de aire para el colector de escape. La potencia se pasaba a través de un embrague montado en el volante motor, que a su vez hacía girar a las mismas revoluciones del propulsor a un árbol de transmisión colocado en el interior de un tubo y conectado a una caja de cambios de cinco velocidades. Esta caja iba situada en el eje trasero (transaxle), igual que en el 275 GTB4. La caja de cambios se unía por medio de unos palieres a las ruedas independientes, que tenían suspensión de brazos oscilantes, muelles helicoidales y amortiguadores hidráulicos.