Der 365 GTC löste den 330 GTC gegen Ende des Jahres 1968 ab. Die beiden Wagen waren vom Aussehen beinahe identisch, wenn man von den Lufteinlässen absieht, die sich nun auf der Motorhaube und nicht mehr an den Kotflügeln befanden.

Ein weiterer Unterschied war, dass der 330 GTC eine kleine “330″-Plakette auf dem Kofferraumdeckel unter dem Ferrari Schriftzug aufwies, während der 365 GTC nur über den Ferrari Schriftzug verfügte. An Bord des Wagens hatte es einige kleine Veränderungen am Armaturenbrett und auf der Mittelkonsole gegeben. Am offensichtlichsten waren zwei runde Gebläseöffnungen in der Mitte auf der Oberseite des Armaturenbretts. Wie beim 330 GTC so wurden auch für dieses Modell die Karosserien bei Pininfarina in Turin gefertigt und bei Ferrari mit den mechanischen Komponenten versehen.

Die Karosserien waren auf einem Fahrgestell aus Stahlrohr mit einem Radstand von 2.400 mm und der Werksbezeichnung 592C montiert. Allesamt trugen ungerade Nummerierungen, wie es bei den Straßenwagen zu diesem Zeitpunkt üblich war. Das Layout des Modells war mit dem das es ablöste praktisch identisch. Lediglich der Hubraum wurde für das neue Modell erweitert. Serienmäßig wurden Zehnloch-Leichtmetallfelgen montiert, wie es bereits beim Vorgänger der Fall war. Borrani-Speichenfelgen gab es weiterhin als Sonderausstattung.

Das Triebwerk wurde im Vergleich zum 330 GTC vergrößert und war dem des 365 GT 2+2, das bereits gefertigt wurde als man den 365 GTC ankündigte, identisch. Das V12-Triebwerk hatte eine obenliegende Nockenwelle pro Zylinderreihe und trug die Werksbezeichnung 245/C, während der Hubraum, mit Bohrung und Hub von 81 respektive 71 mm, 4.390 ccm betrug. Dazu kamen entweder drei Weber 40 DFI/5 oder 40 DFI/7 Doppelvergaser mit Doppelspule und hinter dem Motor montierten Zünd-Doppelverteiler-System. Die Leistung wurde mit 320 PS angegeben.

Der 365 GTC und der 365 GTS sollten die letzten Ferrari-Modelle mit nur einer obenliegenden Nockenwelle pro Zylinderreihe sein. Obwohl der 365 GT 2+2 nach dem Auslaufen der Produktion des 365 GTC weiterhin gefertigt wurde, so begann die Produktion doch vor dem anderen Modell. Der 365 GTC hatte das gleiche 5-Gang-Transaxle-Getriebe und Einzelhinterradaufhängung wie der 330 GTC. Wie bei allen Wagen des Hauses Ferrari seit Beginn der 60er Jahre war er mit Scheibenbremsen rundum und einer auf die Hinterräder wirkenden Kabelhandbremse ausgestattet.

Der 365 GTC wurde nur kurze Zeit, bis 1970 gefertigt. Dies war vor allem auf die strengen Abgasbestimmungen zurückzuführen, die in den USA und anderorts in Kraft traten. Eine Erfüllung der Abgasnormen wäre bei einem Wagen mit relativ kleiner Produktion zu kostspielig geworden. Insgesamt wurden somit 168 Exemplare, mit Fahrgestellnummern von 11589 bis 12785, links- und rechtsgesteuert, gefertigt.