1964年1月，330 GT 2+2 coupé在法拉利一年一度的赛季前新闻发布会上出现，并于该月晚些时候在布鲁塞尔展厅首次公开亮相。

330 GT 2+2 coupé是250 GTE 2 +2的替代车型，而后者最后一批生产了100辆被称之为330 America的车型系列：外观上与250 GTE完全相同，不过装配了4升发动机。

正如它的前款车型，330 GT 2+2的车身设计出自Pininfarina的手笔。但是，两款车型外观大有区别：330 GT 2+2采用倾斜双前灯布局，外镜直径为7英寸，内镜直径5英寸，呼应了400 Superamerica Superfast IV（底盘2207SA）的布局。

双前灯在美国十分流行，因此这款车型的车头看起来颇具美国味。总体车身线条更为流畅圆润，除此之外，角灯环绕灯箱与球形的圆车尾为行李箱提供了更大的空间，而水平矩形单件后灯组则弯曲围绕着尾翼的边缘。

330 GT 2+2的轴距比其前身增加50毫米，内饰也经重新设计，在不改变前排座椅空间的前提下令后座乘客的座椅空间更加宽敞。

1965年年中330 GT 2+2的车头外观发生了改变，系列II样车就这样应运而生。

当时，单一前灯取代了双前灯部局，这使车头酷似同期生产的275 GTS车型。此外，10孔铸造金轮毂取代了Borrani钢丝轮圈（长期以来它都是法拉利的标准部件），虽然依然有钢丝轮圈可供选择，不过仍旧配备带停止旋转器的Rudge轮毂。

前翼的发动机舱排气栅格，从250 GTE的11个插槽排列改变为三列设计，这一设计也同时应用于275 GTS，而前后保险杠还装有橡胶面保险杠挡块。

车身内饰也发生了改变：安装于地板的踏板箱改为悬挂单位，中央控制台位于传动通道与仪表板下缘之间，对开关装置和通风口的布局也进行了改变。

330 GT 2+2车身装载在2650毫米轴距的底盘上，其工厂参考遍号起初为571（系列I），后更改为571/65（系列II）。

所有底盘都按公路版车型系列的奇数底盘序列号进行编号，I型序列号从104376到136686，Ⅱ型序列号从7537到10193。

投产期间制造标准均遵循法拉利规定：大节椭圆形主管装有坚固的交叉撑杆，而组件焊接在主框架上，以支持车身和辅助设备。

该车型装有独立前悬挂，刚性后轴有叶弹簧和伸缩式减震器，四轮盘式制动器有独立的前后液压电路，可选择左舵或右舵驾驶版本，后期生产中还为方向盘提供可选动力协助。

发动机是每侧4升V12单位的单顶置凸轮轴，出厂编号起初为209，后更改成209/66，单缸排气量为3967 cc，缸径与行程为77 × 71 mm。采用外部V型火花塞设置，并装备有一组3双门 Weber 40 DCZ/6 或 40 DFI化油器，带有双线圈和安装在发动机尾部的分电器点火系统， 据称马力能达到300 bhp。该发动机基于原Colombo‘短’ 缸体设计，但略有增长，增大的缸径中心加上大直径发动机缸径可提供足够的水道。发动机型号上的区别指的是安装点的个数不同：编号209的有4个，而编号209/66的有2个，底盘编号在08729之后的车型采用后一种型号。

该发动机与4速全同步器变速箱连接在一起，系列I车上多数装有电子操作超速挡第5挡，而系列I后期车型与系列II所有车型则均装有5速全同步器变速箱，主减速器通过传动轴连入刚性后轴。随着4挡向5挡变速箱的转变，离合器助力系统从机械操纵变为液压操纵。

330 GT 2+2的投产时间从1964年直至1967年，此后被365 GT 2+2所取代。在此期间，法拉利打造了625系列I和474系列II 车型，销售量超过投产期时长与之相近的前款250 GT 2+2车型；2+2概念被证明是一个非常受欢迎的现行配置。