Construite entre février et octobre 1969, la 365 GTS partage la même mécanique sophistiquée que la 365 GT 2+2 et la 365 GTC. Alimenté par trois carburateurs Weber, le V12 à 60° s’avérait remarquablement coupleux et disposait d’une grande réserve de puissance. La boîte de vitesses cinq rapports montée à l’arrière contribuait à répartir le poids de manière égale entre les essieux avant et arrière. La climatisation et les jantes à rayons étaient proposées en option. Seulement 20 365 GTS ont été produites.