El 365 GTB4 berlinetta fue el sustituto del 275 GTB4 y, como muchos nuevos Ferrari de la época, hizo su primera aparición pública en el Salón del Automóvil de París, en el otoño de 1968. Casi de inmediato se le conoció como “Daytona”, aunque ésta fue una denominación extraoficial creada por la prensa, probablemente en reconocimiento al triplete de Ferrari en las 24 Horas de Daytona de 1967. Sin embargo, este nombre ha calado y todavía sigue siendo ampliamente utilizado en nuestros días.

Fue el último Ferrari nuevo de 12 cilindros anunciado antes de que Fiat asumiera el control de la producción de vehículos de carretera en 1969. El coloso turinés adquirió entonces el 40% de las acciones, y otro 49% más a la muerte de Enzo Ferrari. También fue el último Ferrari 12 cilindros vendido como coche nuevo en EEUU a través de los canales oficiales: hasta 1984, año en el que se anunció la llegada del Testarossa, no hubo ningún Cavallino de 12 cilindros en los escaparates de los concesionarios americanos. Esa ausencia se debió al elevado coste que tenía el adaptar los coches a la cada vez más exigente legislación para un fabricante con un volumen de producción pequeño. Los primeros prototipos tenían un frontal inspirado en el 275 GTB4, pero la línea definitiva fue radicalmente distinta, con un diseño más en cuña, que se caracterizaba por una amplia tira de plexiglás, detrás de la cual se montaban unos faros dobles en cada lado, y que seguía hacia las aletas donde estaban las luces de posición y los intermitentes.  En 1971 se modificó esta disposición por un sistema de faros dobles retráctiles, porque los cambios en la legislación estadounidense no permitía que estuvieran detrás de una cubierta de plexiglás. Como este modelo se diseñó desde el principio para cumplir con la normativa de EEUU, dada la importancia de las ventas en ese mercado, fue necesario realizar el cambio. Se intentó la alternativa de unos faros fijos abiertos, pero esta solución alteraba el perfil limpio del morro, mientras que la de luces retráctiles permitía mantener la línea original, excepto cuando se encendían.

El 365 GTB4 tenía una apariencia todavía más agresiva que la de su antecesor, con un morro largo, amplio y afilado que recordaba a un tiburón, así como con un capó grande que llevaba salidas de aire dobles rectangulares y se prolongaba hasta el habitáculo, situado en una posición retrasada. Desde ahí la línea fluía hacia una trasera cortada en vertical, en la que se montaban unos pilotos dobles circulares por encima de los tramos de paragolpes que había en cada esquina. La carrocería fue diseñada por Pininfarina y construida por Scaglietti, normalmente en acero y con las puertas y capós de aluminio, aunque más tarde las puertas se hicieron también de acero y recibieron unos brazos de refuerzo en los coches destinados al mercado americano, de nuevo como consecuencia de los requerimientos exigidos por los cambios de legislación. El habitáculo tenía una configuración de tres cristales laterales, con un gran parabrisas ligeramente curvado y una luneta trasera casi plana, situada entre los dos montantes con forma de vela que fluían en una línea continua hasta el panel posterior. La carrocería contaba con una nervadura semicircular que recorría todo el perímetro del vehículo a media altura, desde el final de la aleta delantera. Esta característica fue adoptada pronto en los modelos 2+2 sucesivos y, en diferente forma, en futuros coches con motor central. Casi un año después de su aparición se anunció una versión spider, el 365 GTS4, en el Salón del Automóvil de Fráncfort de 1969, que era idéntica en su aspecto de cintura para abajo y sólo se diferenciaba por el techo abatible y el perfil del maletero. Esta variante descapotable se hizo extremadamente popular, especialmente en el mercado americano, y desde el momento de su llegada supuso aproximadamente el 10% de las ventas del modelo 365 GTB4. Además, a partir de ese momento se le cortó el techo a un buen número de berlinettas para convertirlas en spider, una moda que fue especialmente popular a finales de los años ochenta. Ambas variantes se produjeron hasta 1973 y, teniendo en cuenta el ritmo con el que fueron sustituidos los coches anteriores, se puede considerar que tuvieron un periodo de comercialización bastante largo. En total se fabricaron 1.284 berlinettas y 122 spiders. En el Salón del Automóvil de París de 1969, Pininfarina presentó un ejemplar único de coupé “speciale”, con el número de chasis 14547, que se caracterizaba por arco antivuelco hecho en acero y una luneta trasera extraíble gracias a una cremallera, mientras que el techo se componía de un panel fijo.

Las carrocerías se montaban sobre un chasis con una distancia entre ejes de 2.400 mm, que tenía el código de referencia interno 605. Todos los chasis fueron numerados siguiendo la secuencia de cifras impares típica de los coches de carretera. La construcción seguía las líneas generales que se utilizaban en aquel periodo, con tubulares principales de gran sección y forma ovalada, brazos transversales de refuerzo y subchasis que soportaban la carrocería y los componentes auxiliares.

El modelo estuvo disponible tanto con volante a la izquierda como a la derecha. Las llantas de serie eran de aleación, con un diseño de cinco radios en forma de estrella y una tuerca central de fijación a un buje tipo Rudge, aunque los coches para el mercado americano y para algunos otros llevaban una gran tuerca central en consonancia con las legislaciones correspondientes. Durante todo el periodo de producción se ofrecieron opcionalmente las llantas Borrani de radios.

El motor derivaba del que utilizaba el 275 GTB4: un V12 con doble árbol de levas por bancada de cilindros, con un bloque más largo y mayor cilindrada. Su código de referencia interno era 251. Tenía una cilindrada de 4.390 cc, con un diámetro por carrera de 81 x 71 mm, y, al igual que el original, el sistema de lubricación era por cárter seco. Llevaba una batería de seis carburadores de doble cuerpo Weber 40 DCN20 ó 21, con un sufijo “A” para los coches del mercado americano. Tenía una doble bobina y un sistema de encendido con el distribuidor montado por detrás del motor, excepto en las versiones americanas que disponían de un encendido electrónico. Su potencia era de 352 CV.

Además, los vehículos destinados al mercado americano incorporaban varios dispositivos para controlar las emisiones de gases de escape, entre ellos un sistema que gestionaba el régimen mínimo de ralentí y otro de inyección de aire para el colector de escape. La potencia se pasaba a través de un embrague montado en el volante motor, que a su vez hacía girar a las mismas revoluciones del propulsor a un árbol de transmisión colocado en el interior de un tubo y conectado a una caja de cambios de cinco velocidades. Esta caja iba situada en el eje trasero (transaxle), igual que en el 275 GTB4. La caja de cambios se unía por medio de unos palieres a las ruedas independientes, que tenían suspensión de brazos oscilantes, muelles helicoidales y amortiguadores hidráulicos.

Aparte de los coches de carreteras convencionales, se fabricaron tres series de cinco ejemplares de competición para pilotos privados, construidos en Módena en el departamento “Assistenza Clienti” de la fábrica. Además, al comienzo de la producción se realizó un ejemplar único totalmente de aluminio para el equipo North American Racing Team de Luigi Chinetti. La primera serie de cinco unidades de competición, fabricada en 1971, tenía la carrocería de aluminio. Los pasos de rueda eran ligeramente abombados para llevar unas llantas más anchas, y sobre las aletas delanteras se colocaron pequeños apéndices aerodinámicos. También había un pequeño spoiler en la parte baja del morro, pero la característica más distintiva eran las secciones de paragolpes en cada esquina del vehículo. La segunda serie, producida a comienzos de 1972, tenía la carrocería de acero con los capós y las puertas de aluminio de los coches de carretera. Los pasos de rueda eran mucho más abultados para poder montar unos neumáticos aún más anchos. La tercera serie, producida a principios de 1973, tenía un aspecto muy similar a la segunda, pero tenía las puertas de acero y sólo mantenía los capós delantero y trasero de aluminio.

En la construcción de estas series se puso un especial cuidado y los motores se equilibraron según las especificaciones de competición. Para aumentar las prestaciones se homologaron algunas piezas especiales durante el periodo de producción. Estas unidades de competición tuvieron un gran éxito en la categoría GT, no sólo por su potencia sino también por la fiabilidad demostrada en las carreras de resistencia. En las 24 Horas de Le Mans de 1972 lograron las cinco primeras posiciones de su clase, y repitieron victoria en la categoría en 1973 y 1974. Incluso en 1979 siguieron siendo coches competitivos, con una segunda plaza en la clasificación general de las 24 Horas de Daytona, un gran resultado para un vehículo que llevaba seis años apartado de la competición. En el número de la revista británica Autocar del 30 de septiembre de 1971 salió publicada una prueba con cifras récord, que permanecieron imbatidas durante varios años: 0 a 60 mph en 5,4 segundos, 0-100 mph en 12,6 segundos, el cuarto de milla con salida parada en 13,4 segundos, con una velocidad al finalizar esa distancia de 104 mph, y velocidad máxima de 174 mph. El número de noviembre de 1974 de la revista americana Road & Track realizaba una prueba en pista de una versión de competición donde se lograban los siguientes resultados: 0-60 mph en 5,8 segundos, 0-100 mph en 12,6 segundos, el cuarto de milla con salida parada en 14,5 segundos, con una velocidad al finalizar esa distancia de 107,5 mph, y velocidad máxima de 186 mph, unos datos que no diferían mucho de los alcanzados por la revista británica Autocar con la versión de carretera. Es cierto que los tiempos por vuelta mejoraban sustancialmente, gracias a unas suspensiones más rígidas y a los neumáticos de mayor anchura del modelo de competición, pero sirvió para demostrar lo buenas que eran las prestaciones de los coches de calle.