Comme de nombreux nouveaux modèles Ferrari de l’époque, la 365 GTB4 Berlinetta, remplaçante de la 275 GTB4, a fait ses premiers pas au Salon de l’automobile de Paris à l’automne 1968. Elle a immédiatement reçu le nom « Daytona », bien qu’il s’agît d’un nom officieux attribué par les médias de l’époque, sans doute en référence aux trois premières places remportées par Ferrari à la course des 24 heures de Daytona en 1967. Ce nom a toutefois été adopté et reste fréquemment utilisé de nos jours.

Il s’agissait du dernier nouveau modèle 12 cylindres Ferrari annoncé avant la prise de contrôle par Fiat de la production des routières en 1969, avec l’achat de 40 % des actions. Cette part est passée à 49 % à la mort d’Enzo Ferrari. Il s’agissait également de la dernière Ferrari 12 cylindres vendue aux États-Unis par le biais des canaux officiels jusqu’à 1984, date de l’annonce de la Testarossa. Cet arrêt a été motivé par le coût élevé de l’adaptation à des exigences réglementaires toujours plus strictes de véhicules vendus en un nombre réduit d’exemplaires.

Les premiers prototypes comportaient une partie avant basée sur l’ancienne 275 GTB4, mais le style définitif a adopté un design radicalement différent et bien plus anguleux, avec une bande en Plexiglas courant sur toute la longueur du véhicule. Derrière celle-ci, deux blocs optiques de chaque côté se prolongeaient sur les ailes avec les clignotants et répétiteurs. Cette disposition des feux datant de 1971 a été remplacée par un système escamotable double, car des modifications de la législation aux États-Unis ont interdit le placement des phares derrière des caches. Ce modèle ayant été conçu en totale conformité avec la législation des États-Unis en raison de l’importance de ce marché, cette modification n’a pas pu être évitée. Une solution alternative à base de phares non carénés fixes a été testée, mais elle cassait l’harmonie de la partie avant, alors que les phares escamotables permettaient de conserver le profil d’origine lorsque les phares n’étaient pas utilisés.

La 365 GTB4 adoptait un style encore plus agressif que le modèle précédent, avec une partie avant longue, large et pointue, à la manière d’une mâchoire de requin, et un grand capot doté de deux sorties d’échappement rectangulaires qui se prolongeait jusqu’au renfoncement de l’habitacle. Ce dernier se terminait abruptement par une poupe de type Kamm, sur laquelle deux feux circulaires surplombaient chaque demi pare-chocs. La carrosserie a été conçue par Pininfarina et construite par Scaglietti. Dans un premier temps, elle était constituée majoritairement d’acier, les portes, le capot et le coffre étant en aluminium. Toutefois, les portes ont par la suite été renforcées et converties à l’acier sur les exemplaires destinés aux États-Unis, encore une fois en raison de changements législatifs. L’habitacle à cinq fenêtres adoptait un grand pare-brise légèrement incurvé et une lunette arrière presque verticale, entourée de panneaux de custode qui rejoignaient la poupe en une ligne continue. La carrosserie comportait une ligne d’indentation semi-circulaire qui entourait le véhicule à mi-hauteur à partir des passages de roue avant, une caractéristique que l’on retrouvera sur les modèles 2+2 ultérieurs et, sous une autre forme, sur d’autres modèles à moteur central arrière. Presqu’un an plus tard, une version spider, la 365 GTS4, a été annoncée au Salon de Francfort de 1969. Cette déclinaison restait visuellement identique au modèle précédent à partir de la mi-hauteur, seul le toit ouvrant et le profil du coffre étant différents. La version spider s’est révélée extrêmement populaire, en particulier sur le marché américain, et à compter de son introduction, elle a représenté environ 10 % des ventes du modèle 365 GTB4.

Depuis, de nombreuses berlinettas ont perdu leur toit au profit d’une variante spider, ce style étant particulièrement en vogue à la fin des années 80. D’autres variantes de ce modèle ont été produites jusqu’en 1973, une période plutôt longue par rapport aux modèles précédents, pour un total de 1 284 berlinettas et 122 spiders. Au salon de l’automobile de Paris de 1969, un coupé « speciale » portant le numéro de châssis 14 547 a été dévoilé par Pininfarina. Il disposait d’un arceau en acier inoxydable et d’une fenêtre arrière à fermeture, bien que le toit fût fixe.

Les carrosseries étaient montées sur un châssis d’un empattement de 2 400 mm portant la référence 605. Tous les véhicules étaient numérotés selon la séquence de chiffres impairs des routières. La construction reprenait la même structure de base que les autres modèles de cette période, avec des tubes ovales à large diamètre, des entretoises et des sous-structures pour soutenir la carrosserie et les équipements auxiliaires. Ce modèle a été proposé en conduite à droite et en conduite à gauche. Les jantes alliage de série à cinq branches étaient munies d’un papillon central (moyeu Rudge), mais les roues des véhicules destinés aux États-Unis et à certains autres marchés ont été équipées d’un grand écrou central dans un souci de conformité à la législation alors en vigueur. Des jantes à rayons Borrani ont été proposées en option pendant toute la période de production.

Ce nouveau moteur disposait d’une cylindrée plus importante (4 390 cc) et d’un bloc de dérivation plus long que le V12 à deux arbres à cames en tête par rangée utilisé dans la 275 GTB4 (numéro de référence 251), avec un rapport alésage/course de 71 mm x 81 mm. De plus, comme ce moteur, il utilisait un carter sec. Développant 352 CV, il était équipé d’une rangée de six carburateurs double corps Weber 40 DCN20 ou 21, ceux destinés au marché américain portant le suffixe « A », de distributeurs à deux bobines montés à l’arrière du moteur et d’un système d’allumage.

Par ailleurs, les versions destinées au marché américain comportaient un système électronique. Elles étaient également équipées de dispositifs de régulation des émissions de CO2, notamment un dispositif de contrôle du ralenti et un système d’injection d’air à l’échappement.

Le moteur transmettait la puissance, par le biais d’un embrayage monté contre le volant moteur et d’un arbre tournant à la même vitesse, à une boîte de vitesses 5 rapports similaire à celle de la 275 GTB 4. La puissance était ensuite transmise 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.

En plus des routières standard, trois séries de cinq exemplaires de compétition ont été construites par le service « Assistenza Clienti » de Modène, ainsi qu’un exemplaire tout en aluminium pour l’équipe de course nord américaine de Luigi Chinetti. Les cinq premiers modèles de compétition, construits en 1971, ont adopté des carrosseries en aluminium. Ils disposaient de passages de roue légèrement évasés accueillant des roues plus larges, de déflecteurs aérodynamiques sur les ailes avant, d’un petit spoiler et ne comportaient aucun demi pare-chocs. La deuxième série, produite au début de l’année 1972, proposait des carrosseries en acier avec le capot, le coffre et les portes en aluminium des routières. Toutefois, les passages de roue étaient bien plus évasés, ce afin d’accueillir des roues et des pneus toujours plus larges. La troisième série, produite au début de l’année 1973, était visuellement très similaire à la deuxième, mais les portes étaient en acier, et seuls le capot et le coffre étaient en aluminium.

Les modèles de cette série ont bénéficié de moteurs conçus avec soin et équilibrés, dignes des standards des véhicules de course. Certaines caractéristiques de performance ont été améliorées par l’homologation de pièces spécifiques pendant la production.

Ces modèles de compétition se sont avérés très performants dans la catégorie GT, non seulement grâce à leur puissance, mais aussi grâce à leur fiabilité et à leur endurance. Lors des 24 heures du Mans de 1972, ils ont remporté les cinq premières places de leur catégorie, répétant l’exploit de 1973 et 1974. En 1979, leurs performances restaient crédibles, avec une deuxième place au classement global des 24 Heures de Daytona, un résultat remarquable pour un véhicule qui n’était plus produit depuis six ans déjà.

Le 30 septembre 1971, le magasine anglais Autocar a publié un test du véhicule et relevé les performances suivantes : 0 à 100 km/h en 5,4 secondes, 0 à 160 km/h en 12,6 secondes, 400 m en départ arrêté en 13,4 secondes avec une vitesse finale de 170 km/h et vitesse maximale de 280 km/h. Cette vitesse est restée un record parmi les routières pendant plusieurs années. Dans son numéro de novembre 1974, le magazine américain Road & Track a réalisé un test sur piste d’une version de compétition et a relevé les temps suivants : 0 à 100 km/h en 5,8 secondes, 0 à 160 km/h en 12,6 secondes, 400 m départ arrêté en 14,5 secondes avec une vitesse finale de 172 km/h et vitesse maximale de 300 km/h. Ces résultats étaient relativement proches de ceux obtenus par Autocar pour la version routière standard. Les suspensions plus rigides, les roues plus larges et les pneus de course du modèle de compétition ont permis d’améliorer les temps au tour sur piste, mais les performances du modèle standard étaient déjà exceptionnelles.