Die Leistung des V12-Motors wurde, im Vergleich zum 365 GTB4, leicht verringert. Die maximale Umdrehungszahl wurde abgesenkt, um das Triebwerk weniger nervös wirken zu lassen und den Schwerpunkt auf das fantastische Drehmoment zu lenken, was den Wagen auch bei niedrigen Geschwindigkeiten extrem geschmeidig machte. Ganz in der Tradition des springenden Pferds konnte der Motor jedoch problemlos auf über 7.000 U/Min. gedreht werden. Ein Großteil der Produktion dieses Modells wurde in den USA verkauft. Das Modell 365 GTC4 wurde im Jahr 1971 auf dem Automobilsalon in Genf präsentiert. Der Wagen löste zwei Modelle der Palette ab: den 365 GTC, dessen Produktion 1970 eingestellt wurde, und den 365 GT 2+2, dessen Produktion man bei der Ankündigung des neuen Modells beendete. Das neue Modell füllte die Rolle des Vorgängers hervorragend aus. Es war im Vergleich zum 365 GTB4 Berlinetta etwas konservativer und weniger aggressiv entworfen worden. Dabei konnte es jedoch nur einen Teil der Rolle übernehmen, welche der 365 GTB4 Berlinetta ausgefüllt hatte, da die Rücksitze in der Tat nur für kleine Kinder ausreichend Platz boten. Die Rücksitze konnten jedoch umgeklappt werden, womit man eine Gepäckfläche schaffen konnte. Ein ungewöhnliches Detail im Inneren des Wagens waren die mittigen Bereiche der Sitze und der Türverkleidungen: diese waren mit Schottenkarostoff verkleidet, was eine Einzigartigkeit dieses Modells darstellte. Volllederausstattung war auf Anfrage selbstverständlich ebenfalls erhältlich. Von Beginn an wurde der Wagen in Versionen für den europäischen und den amerikanischen Markt angeboten. Für die USA verfügte das Modell über eine Abgaskontrollanlage, welche sich negativ auf die Leistung auswirkte. Die US-Version des Wagens konnte an den rechteckigen Seitenmarkierungsleuchten vorne und hinten erkannt werden. Dies war der erste neue 12-Zylinder Ferrari, der nach der Übernahme der Straßenwagenproduktion durch Fiat, im Jahr 1969, angekündigt wurde. Trotz des vollkommen neuen Karosseriestils hatte der Wagen eine relativ kurze Produktionszeit bis Herbst 1972. In diesem Zeitraum wurden 500 Exemplare gefertigt. Das mechanische Layout des Wagens wurde jedoch für den Nachfolger, den 365 GT 2+2, beinahe unverändert– abgesehen von dem etwas längeren Chassis – übernommen.

Der Stil der Karosserie unterschied sich erheblich von dem des Vorgängermodells. So waren die Rundungen und der elliptische Kühlergrill verschwunden. An die Stelle des Geschwungenen trat ein erheblich keilförmigeres Design, das dem Geschmack der Zeit entsprach. Der Wagen hatte eine extrem niedrig liegende Nase und eine durchgezogene Gummistoßstange, die um den rechteckigen, etwas nach hinten versetzten Kühlergrill lag. Hier befanden sich die Fahrlichter und die Blinker an den Enden der Kühlergrillöffnungen. Die Doppelscheinwerfer waren versenkbar und saßen im oberen Teil der flachen Nase. Auf der Motorabdeckung befanden sich den des 365 GTB4 ähnlich geformte Luftauslässe. Die Front lief in glatte Seitenpartien über. Die Seitenfenster waren in einer spitz zulaufenden Tropfenform gestaltet. Die C-Säule lief geschmeidig in das Kamm-Heck aus. Am Heck saßen links und rechts jeweils drei Leuchteinheiten über der mattschwarzen Stoßstange, die als Gegengewicht zur beeindruckenden Frontstoßstange entworfen wurde. Die Karosserie war von Pininfarina entworfen, gefertigt und verfeinert worden. Bei Ferrari wurden schließlich die mechanischen Komponenten eingefügt. Die Karosserie war aus Stahl mit Motorhaube und Kofferraumdeckel aus Aluminium gefertigt. Die Karosserie befand sich auf einem Chassis mit einem Radstand von 2.500 mm. Dieses Modell war der erste Modell des Hauses Ferrari, das vor der werksinternen Bezeichnung mit einem F versehen war F101 AC 100. Sämtliche Exemplare dieses Modells waren mit einer ungeraden Straßenwagenfahrgestellnummer durchnummeriert. Das Fahrgestell war wie die anderen Chassis dieser Ära gefertigt: große ovale Rohre der Hauptbereiche, Querverstrebungen und Unterrahmen, um die Karosserie und die Zusatzausstattung zu tragen. Das Modell stand links- und rechtsgesteuert mit serienmäßiger Servolenkung zur Verfügung. Ebenso serienmäßig gab es elektrische Fensterheber und eine Klimaanlage. Die Reifen waren serienmäßig auf Speichenfelgen mit zentraler Nabe aufgezogen. In den USA und einigen anderen Märkten hatte die Felge jedoch eine große, verchromte mittige Nabe, die den Anforderungen dieser Märkte entsprachen. Borrani-Felgen gab es als Sonderausstattung.

Das Triebwerk ähnelte dem des 365 GTB4: doppelte obenliegende Nockenwellen pro Zylinderreihe im V12 mit 4390 ccm Hubraum, Bohrung und Hub von 81mm respektive 71mm. Der Motor im 365 GTC4 war mit Trockensumpfschmierung ausgestattet. Die Zylinderköpfe unterschieden sich ebenso von denen im 365 GTB4, da das Triebwerk mit Drehstromvergasern anstelle von Fallstromvergasern versehen war. Bei den neuen Zylinderköpfen lagen die Einlässe zwischen den Nockenwellen und nicht mehr im „V“, wie beim 365 GTB4. Damit konnten die Ölfilter und die Abgaskontrolleinheit diesen Platz einnehmen. Wie das Chassis, so war auch das Triebwerk das erste, das eine neue Nummerierung erhielt: F 101 AC 000. Es war mit zwei Reihen an drei Weber 38DC0E59/60 Doppelvergasern ausgestattet. In den USA trugen diese den Zusatz “A”. Für die Modelle, die für den europäischen Markt bestimmt waren wurde eine Zündanlage hinter dem Triebwerk montiert, die für den US-Markt mit einem Doppelverteiler und einem elektronischen Steuerungssystem ausgestattet war. Der Motor leistete in beiden Ausführungen 320 PS. Die in den USA angebotenen Wagen waren zudem mit einer Reihe an Vorrichtungen ausgestattet, um die Abgase zu kontrollieren. So etwa mit einer Leerlaufvorrichtung und einem Abgaskrümmer-Lufteinlasssystem. Der Motor war an ein Fünfgang-Synchrongetriebe mit Schwungradkupplung gekoppelt. Dieses Getriebe war beinahe exakt dem des im 365 GT 2+2 zu findenden entsprechend, ebenso wie das sich selbstregulierende Heckaufhängungssystem.