All’interno ci furono piccoli cambiamenti sul cruscotto e nella console centrale: il più evidente fu l’adozione di due uscite circolari e direzionabili per la ventilazione dell’abitacolo, poste sul centro della plancia. Come i modelli 330 GTC, i corpi vettura erano costruiti nelle officine Pininfarina a Torino, in seguito erano inviati già completi e rifiniti alla Ferrari, dove erano installate le parti meccaniche.

La carrozzeria era montata su un telaio avente un passo di 2400 mm e numero di riferimento interno 592C: tutti ebbero la numerazione in cifre dispari, tipica delle Ferrari stradali. Il progetto era virtualmente identico a quello del modello precedente, poiché l’unica variazione intervenuta riguardò solo la cilindrata del motore. Le ruote stradali di serie erano in lega leggera e avevano un disegno con dieci fori, come sui modelli precedenti. Erano sempre disponibili come optional le ruote a raggi Borrani.

Il propulsore era una versione maggiorata di quello installato sulle 330 GTC, ed era identico a quello utilizzato sui modelli 365 2+2 che erano già in produzione quando la 365 GTC fu annunciata. Era un V12 con singolo albero a camme in testa per bancata di cilindri, il suo numero di riferimento interno era 245/C, la cilindrata raggiungeva i 4390cc con alesaggio e corsa pari a 81 mm x 71 mm. L’alimentazione era assicurata da una batteria di tre carburatori doppio corpo che potevano essere Weber 40 DFI/5 o 40 DFI/7. Era presente una doppia bobina e il sistema d’accensione aveva doppi distributori posti sul retro del motore, la potenza dichiarata era di 320 cavalli.

La 365 GTC e la vettura sorella 365 GTS sarebbero state gli ultimi modelli Ferrari presentati al pubblico ad avere un singolo albero a camme in testa per bancata di cilindri: è vero che i modelli 365 GT 2+2 furono prodotti anche dopo l’uscita di scena della 365 GTC, ma entrarono in linea di montaggio prima di quest’ultima. Le 365 GTC condivideva la medesima trasmissione transaxle a cinque velocità e un sistema di sospensioni a ruote indipendenti, simile a quello del modello 330 GTC. Come tutte le Ferrari prodotte fin dall’inizio degli anni sessanta era dotata di freni a disco sulle quattro ruote, mentre il freno a mano agiva sul treno posteriore ed era azionato tramite un cavo.

La 365 GTC ebbe un periodo di produzione molto breve anche negli anni settanta: ciò fu dovuto principalmente all’entrata in vigore, negli Stati Uniti e altrove, di nuove legislazioni riguardanti le emissioni dei veicoli, e le implicazioni economiche per adeguare una serie di vetture così numericamente limitata sarebbero state troppo onerose. La produzione della 365 GTC continuò quindi fino al 1970 e contò 168 veicoli realizzati, sia con guida a destra sia con volante a sinistra. Le numerazioni dei loro telai sono comprese nell’intervallo tra l’11589 e il 12785.