Энцо Феррари долго не желал запускать в производство автомобиль с центральным расположением двигателя, полагая, что он будет слишком сложным в управлении для неопытных водителей. Только убедившись в безопасности и эффективности этой компоновки на примере 6-цилиндровых спорткаров Dino, он согласился на разработку 12-цилиндровой машины аналогичной конструкции. Но если Dino оснащались V-образными моторами, расположенными поперечно, то для новой модели высшего уровня нашли другое, совершенно нестандартное решение - оппозитный 12-цилиндровый силовой агрегат продольного монтажа. Уже применявшийся ранее в болидах Формулы-1, двигатель такого типа был известен как "Boxer", потому что его работа напоминала поединок боксёров: поршни двух противопоставленных блоков двигались или навстречу друг другу, или в противоположных направлениях. За это Ferrari 365 GT4 и сменившая её Ferrari 512 получили второе название Berlinetta Boxer.

Оппозитный 12-цилиндровый двигатель у Ferrari 365 GT4 был того же объёма (4390 см3), что V-образный 12-цилиндровый у предыдущей модели 365 GTB/4 Daytona, поэтому трёхзначные индексы у них совпадали. Дело в том, что это был по сути один и тот же мотор, только угол развала цилиндров увеличили с 60° до 180°, чтобы он стал плоским. При этом диаметр цилиндра (81 мм), ход поршня (71 мм) и расстояние между цилиндрами не изменились, как и конструкция головок с двумя клапанами на цилиндр и двумя верхними распределительными валами (DOHC). Различия между оппозитным и V-образным двигателями ограничивались тем, что первый имел ременной привод, а второй - цепной, а также количеством карбюраторов (четыре 3-камерных против шести 2-камерных). Тем не менее, мощность у Ferrari 365 GT4 BB составляла 380 л.с. - на 28 л.с. больше, чем у Daytona. Кроме того, плоский мотор обеспечивал машине низкий центр тяжести и позволял разместить 5-ступенчатую механическую коробку передач под ним, в одном блоке с ведущим задним мостом. Чёрные коробки воздушных фильтров выступали над крышкой моторного отсека.

Ferrari Berlinetta Boxer заложила основу фирменного стиля на два десятилетия вперёд. Спроектированная дизайнером Леонардо Фиораванти из ателье Pininfarina, она была далека от классических пропорций кузова Berlinetta (фастбэк-купе), хотя растянутые до самого хвоста задние стойки крыши придавали ей некоторое сходство с предшественниками. Клиновидный силуэт был сглажен чувственными линиями крыльев и чётко разделён на верхнюю и нижнюю половины с помощью неглубокого жёлоба по всему периметру кузова. Как правило, нижняя часть покрывалась чёрной атласной краской. Похожая на струны скрипки алюминиевая решётка радиатора была встроена в передний бампер и скрывала за собой прямоугольные огни дальнего света. Всплывающие двойные круглые фары находились выше янтарных поворотников, на одном уровне с серебристой вентиляционной решёткой, а на задней панели в один ряд были расположены три круглых фонаря с каждой стороны. Благодаря относительно высокой крыше и передненавесным дверям Berlinetta Boxer была гораздо удобнее и практичнее, чем её соперница Lamborghini Countach.

Кузов Ferrari 365 GT4 BB собирался на фабрике Scaglietti из стальных, алюминиевых и даже стеклопластиковых панелей. Он устанавливался на шасси с колёсной базой 2500 мм, которое состояло из пространственного полумонокока вокруг кабины и отдельных трубчатых подрамников спереди и сзади. Подвеска была полностью независимой, на двойных поперечных рычагах, пружинах и телескопических амортизаторах, со стабилизаторами поперечной устойчивости. В стандартное оборудование входили вентилируемые дисковые тормоза с усилителем и двумя гидравлическими контурами, 15-дюймовые легкосплавные колёса в форме пятиконечной звезды с центральной гайкой Rudge и задний спойлер на крыше, а также электрические стеклоподъёмники, радио и кондиционер. Багажника у Ferrari 365 GT4 BB фактически не было, так как всё пространство в переднем отсеке занимало запасное колесо.

Ferrari 365 GT4 Berlinetta Boxer поступила в продажу в 1973 г., через два года после дебюта её прототипа на Туринском автосалоне 1971 г. Это время было потрачено на испытания и доработку конструкции, но врождённые недостатки исправить так и не удалось. Самой большой проблемой было то, что 60% веса приходилось на заднюю ось и только 40% - на переднюю. Как следствие, автомобиль был склонен к избыточной поворачиваемости и потери сцепления с дорогой передних колёс. Неправильная развесовка отражалась и на максимальной скорости: вместо заявленных 302 км/ч она составляла не более 277 км/ч. Продажам не способствовали и такие факторы, как забастовки на заводах, снижение качества сборки и наступивший в 1973 г. нефтяной кризис. К тому же Энцо Феррари не захотел приводить модель в соответствие американским нормам безопасности и охраны окружающей среды, а значит, в США её можно было приобрести только на чёрном рынке. С 1973 по 1976 гг. было выпущено всего 387 единиц Ferrari 365 GT4 BB, в том числе 88 с правым рулём.