这台两门3座跑车，轴距2550毫米，前后轮距1380毫米，车身尺寸4470×1720×1220毫米。采用工程师Giampaolo Dallara设计的钢管底盘和车架，并首次配备了四轮独立悬架、螺旋弹簧与伸缩筒式减震器构成的悬挂系统，同时还采用了四轮盘式制动，其硕大的刹车盘在当时也成为了量产跑车中的独特设计之一。
350 GT的发动机由工程师Giotto Bizzarrini设计，早期设计的这款3.5升V12发动机设想用于比赛，其最大输出功率可达400匹马力，但这款发动机更适合赛道，为了适应日常和更高的耐用性，之后由工程师、也是兰博基尼汽车和全球GT车型历史上的关键人物Paolo Stanzani，对发动机进行了改装，包括降低压缩比、将干式油底壳换为湿式油底壳、下吸式韦伯化油器改为侧吸式、调整了曲轴和其他零件，改造后这款V12发动机在7000转/分时，可以爆发320匹马力的强悍动力，搭配采埃孚5速手动变速箱，零百加速仅需6.8秒，极速可达255公里/小时。
350 GT采用的是纵向前置后驱动力布局，在随后的60年里，悬挂着公牛车标的兰博基尼，逐渐将发动机向后移：此后推出的400 GT、Islero、Jarama、Espada和LM 002仍采用了纵向前置布局，到了Miura改为横向后置布局，再到Countach和Diablo则形成了当下人们熟悉的纵向后置布局。