Weltweit wurden die Vorschriften bezüglich der Abgasnormen verschärft. Einspritzanlagen kamen im 308 GTB gegen Ende des Jahres 1980 zum Einsatz. Damit wurde aus dem Modell der 308 GTBi, wobei das „i“ im Namen auf die Einspritzanlage hinwies. Optisch war das Modell mit dem Vorgänger beinahe identisch. Die Felgen mit den fünf Speichen hatten sich leicht verändert, da nun Michelin TRX Reifen mit metrischen Maßen aufgezogen wurden. Die Michelin XWX Reifen mit imperialem Maß und den 14-Zoll Felgen sowie die Pirelli P7 Reifen auf 16-Zoll Felgen waren als Sonderausstattung noch erhältlich.

Wie beim 308 GTS Targadach-Modell konnte auch beim 308 GTSi das abgenommene Dach hinter den Sitzen verstaut werden und die hinteren Seitenfenster waren mit schwarzen Paneelen versehen.

Wie außen so war der Wagen auch innen dem 308 GTS extrem ähnlich. Der größte Unterschied waren die Ledersportsitze mit einem anderen Nahtmuster, während die Instrumententafel auch im 308 GTBi im klassischen Gehäuse im Blickfeld des Fahrers zu finden war. Die Uhr und die Anzeige der Öltemperatur lagen nun in der Mitte der Konsole, um sie besser sichtbar zu machen.

Das Lenkraddesign wurde etwas verändert und es verfügte nun über mattschwarze Speichen mit längslaufenden Schlitzen. Wie beim vorangegangenen Modell verfügte der Wagen über ein offenes Schaltmuster auf der Mittelkonsole, wo sich auch der Aschenbescher, die Handbremse und die zusätzliche Schaltanlage befanden.

Der 308 GTSi für den europäischen Markt hatte ein Rohrchassis das werksintern F 106 BS 100 bezeichnet wurde. Scheibenbremsen, Einzelradaufhängung mit Querlenkern, Schraubenfedern und hydraulischen Stoßdämpfern rundum sowie Querstabilisatoren gehörten zur Standardausstattung. Alle Modelle waren in der Tradition des Hauses Ferrari mit ungeraden Nummern durchnummeriert. Der Wagen stand rechts- sowie linksgesteuert zur Verfügung und wurde von 1980 bis Anfang 1983 – mit den Fahrgestellnummern 31309 bis 43079- insgesamt 1.749 Mal gefertigt.

Der quer eingebaute V8-Mittelmotor aus Aluminium war im Grunde genommen vom Design gesehen der, der auch im vorangegangenen Modell, dem 308 GTS, eingesetzt wurde. Nur war nun anstelle der vier Doppelvergaser eine Einspritzanlage in Aktion. Das Triebwerk hatte einen 90-Grad Winkel und besaß riemengetriebene, doppelte obenliegende Nockenwellen pro Zylinderreihe. Der Gesamthubraum lag bei 2.926 ccm, mit Bohrung und Hub von 81 respektive 71 mm und der Werksbezeichnung F 106 BS 000 für die Wagen für den europäischen Markt. Das Triebwerk war mit einem 5-Gang Synchrongetriebe verbunden, das unter der Sumpfschmierung lag. 

Die Übersetzungen mussten aufgrund der Einspritzanlage etwas überarbeitet werden. Bei der Anlage handelte es sich um eine Bosch K Jetronic Einspritzsystem, gekoppelt an eine elektronische Marelli MED 803A Digiplex Zündanlage, Verteiler und Zündmodul, für jede Zylinderbank.

Ab diesem Modell waren alle Wagen der 308er Modellreihe für den Weltmarkt mit Nasssumpfschmierung ausgestattet. Die Modelle für den europäischen Markt leisteten 214 PS die Modelle für den US-Markt 205 PS. Letztere waren mit einem leistungszehrenden Abgaskontrollsystem ausgestattet.