Der Wagen wurde im Jahr 1966 auf dem Genfer Automobilsalon vorgestellt und war eine der beachtenswertesten Interpretationen des Konzepts eines offenen italienischen Sportwagens. Pininfarina entwarf für den V12 4,4-Liter-Motor eine atemberaubende Karosserie, die zum Maßstab in der Luxussportwagenkategorie werden sollte. Der hohe Preis und das exklusive Image des Wagens bedeuteten, dass er nur für ein kleines Segment gedacht war, weshalb auch lediglich 14 Exemplare gefertigt wurden.
Die 60er Jahre beendeten die Tradition der limitierten Ferrari-Modelle mit dem von Pininfarina entworfenen 365 California: ein Cabriolet das im Jahr 1966 auf dem Genfer Automobilsalon vorgestellt wurde. Dieses Modell war eigentlich der direkte Nachfolger des 500 Superfast Coupé, obwohl er über ein Faltverdeck verfügte. Der 365 California wurde im Jahr 1966 und Anfang 1967 lediglich 14 Mal, mit den Fahrgestellnummern 08347 bis 10369, gefertigt. Zwei der Wagen (09985 und 10369) waren rechtsgesteuert. Damit ist der 365 California seltener als der 500 Superfast und abgesehen vom 275 GTS/4 NART Spyder der seltenste Ferrari Straßenwagen aus Serienproduktion der 60er Jahre. Chassisnummer 08347 war der Prototyp der Serie und wurde auf einem 330 GT 2+2 Typ 571 Fahrgestellt gefertigt. Die Produktion startete mit der Nummer 09127 und Chassistyp 598. Wie auch beim 500 Superfast so wurde das Fahrgestell zu Pininfarina nach Grugliasco geschickt, der es mit der Karosserie verkleidete. Von dort aus ging es zurück zu Ferrari, um die mechanischen Komponenten zu integrieren. Abgesehen von einigen kosmetischen Details – wie die serienmäßigen Plexiglasabdeckungen der Scheinwerfer, im oberen Bereich der Nase versteckte Fahrlichter, fehlende Luftschlitze auf den Seiten, ein mittiger Höcker auf der Motorhaube und die an der Fahrzeugseite entlanglaufende Falte – war der 365 California dem 500 Superfast von der Windschutzscheibe ab nach vorne sehr ähnlich. Von der A-Säule zum Heck hingegen konnte man die echten Unterschiede erkennen. So hatten die Türen Ausbuchtungen am oberen Rand, die bis in die hinteren Kotflügel liefen und in ihrer Mitte einen Chromstreifen liegen hatten, auf dem die Türgriffe angebracht waren. Diese Ausbuchtung hatte Pininfarina zuvor bereits mit dem Dino Prototyp auf dem Pariser Automobilsalon des Jahrs 1965 ins Rennen gebracht. Dieses Detail sollte schließlich auch in den Modellreihen 206/246 und 308/328 über die kommenden mehr als 20 Jahre auftauchen. Die Heckkotflügel hatten einen leichten Schwung nach oben. In Verbindung mit dem flachen Kofferraumdeckel lief der hintere Bereich des Wagens in einem ungewöhnlich kantigen Kamm-Heck aus, das sich von der Front des Wagen stilistisch gesehen erheblich unterschied.
Wie bereits beim 500 Superfast so hatte auch der 365 California Heckleuchtenvorrichtungen, die diesem Modell eigen waren: kantige Einheiten, um der Form des Hecks zu entsprechen; drei runde Linsen von einem Rundumreflektor eingefasst. Zwischen den Farben der Reflektoren und der Linsen gab es mit einigen Wagen individuelle Unterschiede. Ebenfalls wie am 500 Superfast waren Stoßstangenenden an den Fahrzeugecken angebracht. Ein Exemplar, Chassis 08631, verfügte über eine vollständig durchlaufende Heckstoßstange und bekam auch ein neues Hecklichtlayout verpasst, als es im Jahr 1970 im Werk generalüberholt wurde. Weiterhin wurden Borrani-Räder angeboten, auch wenn die meisten Wagen aus der Ferrari-Produktion dieser Epoche serienmäßig mit Leichtmetallfelgen ausgestattet waren.
Das mit Leder ausgestattete Interieur bot ein 2+2-Sitzarrangement. Die großen Türen ermöglichten auf in den Fond einen einfachen Einstieg. Das flache Armaturenbrett war mit Teakfurnier verkleidet und lief in der Mitte zusammen, um den vorderen Bereich des Mitteltunnels zu formen. Dieser Mitteltunnel wiederum lief in den Fond, um dort als Armstütze zu dienen. Der Tachometer und der Drehzahlmesser waren direkt vor dem Fahrer in zwei große separate Gehäuse integriert. Drei kleinere Gehäuse, für Öltemperatur, und –druck sowie für die Kühlwassertemperatur, lagen über dem Autoradio Die elektrischen Fensterheber wurden über Schalter neben dem Zigarettenanzünder betätigt. Der Wagen verfügte nicht über eine externe Kofferraumöffnung oder Tankdeckelentriegelung. Diese waren vielmehr verchromt im Wageninneren zu finden.
Die Karosserie wurde auf ein Fahrgestell mit einem Radstand von 2.650 mm mit Werksbezeichnung 598 montiert. Alle Fahrgestelle waren ungerade nummeriert und besaßen keine Zusätze. Sie wurden auf ähnlichen Fertigungsstraßen wie der 330 GT 2+2 montiert und besaßen eine ähnliche vordere Einzelradaufhängung, eine starre Hinterachse mit Blattfedern und Teleskopdämpfern und vier Scheibenbremsen mit separaten hydraulischen Kreisläufen. Das Modell war mit Servolenkung ausgestattet, was bei den späteren 330 GT 2+2 Modellen als Sonderausstattung angeboten wurde.
Das 4,4-Liter V12-Triebwerk verfügte über eine obenliegende Nockenwelle pro Zylinderreihe und trug die Werksbezeichnung 217B mit einem Gesamthubraum von 4.390 ccm, mit Bohrung und Hub von 81 respektive 71 mm, wobei die Zündkerzen außen am V-Block saßen. Es war mit drei Weber 40 DFI/4 Doppelvergasern sowie mit einer Doppelspule und hinter dem Motor montiertem Zünd-Verteiler-System ausgestattet. Die Leistung des Wagens wurde mit 320 PS angegeben. Der Motor war mit einem 5-Gang-Synchrongetriebe und mit der starren Hinterachse verbunden. Das Triebwerk basierte auf dem von Colombo entwickelten mit kurzem Motorblock, das schließlich verbessert wurde und in den Modellen 365 GTC/S und 365 GT 2+2 zum Einsatz kam.