La 275 GTB adoptait deux solutions inédites à l’arrière pour les Ferrari route, afin d’améliorer la maniabilité : la configuration boîte-pont et les suspensions indépendantes.
Séries I et II incluses, environ 450 véhicules ont été construits par Scaglietti. Certains d’entre eux, destinés à la course, étaient en aluminium avec des suspensions de course et six carburateurs Weber. Ils étaient connus sous le nom 275 GTB/C. La 275 GTB Berlinetta a remplacé la 250 GT Lusso au Salon de l’automobile de Paris en 1964, marquant deux événements clés de l’histoire de la production de routières Ferrari.
La première utilisation d’une boîte de vitesses combinée à un différentiel dans une boîte-pont et l’intégration d’une suspension arrière indépendante. La marque avait déjà largement expérimenté les deux systèmes sur ses véhicules de compétition et cette technologie a par la suite bénéficié aux routières, un nouvel exemple du processus d’amélioration continue.
Ce modèle était beaucoup plus agressif en apparence que son prédécesseur, avec une ouverture de radiateur plus large dotée d’une grille en aluminium alvéolée, inclinée vers l’arrière sur le bord supérieur façon « gueule de requin » et encadrée par des demi pare-chocs surmontés de phares profondément encastrés derrière un carénage Plexiglass. La carrosserie affichait des courbes dont les lignes globales rappelaient celles de la 250 GTO, une partie avant longue et un habitacle en retrait plongeant jusqu’à la poupe de type Kamm courte, et les feux arrière/clignotants étaient logés dans un panneau légèrement encastré similaire à celui du modèle précédent. La carrosserie était conçue par Pininfarina et fabriquée par Scaglietti, généralement en acier avec des portes, un capot et un coffre en aluminium, même si certains exemplaires ont reçu une carrosserie tout en aluminium. L’habitacle présentait trois fenêtres avec un grand pare-brise fortement incurvé et une lunette arrière pratiquement plate, entourée de panneaux de custode dotés de sorties d’air d’habitacle triples rappelant les autre sorties des ailes avant. Un an après le début de sa commercialisation, le modèle a bénéficié d’un véritable lifting avant d’être à nouveau présenté au Salon de l’automobile de Paris. La modification la plus notable a été le nouvel avant plus long et plus fin, avec un capot plat remplaçant la section centrale légèrement surélevée sur le véhicule au « nez court ». Parallèlement, la lunette arrière a été agrandie et les charnières du coffre ont été placées à l’extérieur pour augmenter la capacité intérieure. Aujourd’hui, ces modèles sont généralement qualifiés de modèles à deux cames à «nez court» ou à «nez long».
Les carrosseries étaient montées sur un châssis d’un empattement de 2 400 mm portant la référence 563, puis 563/66. Tous les véhicules étaient numérotés selon la séquence de chiffres impairs des routières. La construction suivait les lignes de base des précédents modèles, mais intégrait un tube principal arrière fuselé suite à la modification de la transmission et de la suspension arrière. Ce modèle a été proposé en conduite à droite et en conduite à gauche. Deux modèles de jantes alliage standard étaient disponibles : un design en étoile sur les premiers véhicules et un design à 10 trous simple et élégant sur les véhicules à « nez long ». Des jantes à rayon Borrani étaient également disponibles en option pendant toute la période de production. Le moteur était une version d’une capacité supérieure du V12 3 litres « short block » Colombo à un seul arbre à cames en tête par rangée connu (référence 213), d’une cylindrée de 3 286 cc avec un rapport alésage/course de 77 x 58,8 mm.
Il était doté d’une rangé de trois carburateurs double corps Weber DCZ/6 ou 40 DFI/1 ou de six carburateurs Weber 40 DCN3 en option, avec un distributeur à deux bobines monté à l’arrière pour développer 280 bhp. Le moteur transmettait la puissance via un arbre tournant à la même vitesse à une boîte de vitesses 5 rapports indépendante sur le cadre du châssis, puis via des arbres de transmission aux roues arrière à suspension indépendante s’appuyant sur des triangles avec des ressorts hélicoïdaux et des amortisseurs hydrauliques sur chaque roue. À l’origine, le moteur comptait quatre points de montage et la boîte de vitesses trois, séparés par des joints coulissants sur l’arbre de transmission. Cependant, l’alignement a été difficile à maintenir et après quelques essais, Ferrari a finalement opté pour des points de montage doubles pour le moteur et la boîte, reliés par un tube solide abritant l’arbre de transmission. Le moteur et la boîte formaient ainsi une unité rigide.
Outre les routières standard, quelques exemplaires destinés à la compétition ont été construits, avec un trio de Berlinetta spécialement carrossées. La première série de 10 exemplaires de compétition concernait des modèles à «nez court» avec une carrosserie en aluminium et six carburateurs. Ils ont cependant reçu des moteurs spécifiquement fabriqués et équilibrés pour répondre aux normes de course, un réservoir de carburant de plus grande capacité et souvent un orifice extérieur de remplissage du réservoir. La deuxième série comptait 12 véhicules à «nez long» avec carrosserie en aluminium, carburateurs triples dotés de trompettes d’admission incurvées uniques, moteur et pièces de boîtier de transmission en alliage de magnésium léger, avec des pièces alternatives du moteur modifiées et une lubrification à carter sec. Ce modèle a été produit de 1964 à 1966, avec les numéros de châssis 06021 à 09085, y compris pour les modèle dérivés destinés à la compétition.