La 330 P2, est produite en 1965 en trois exemplaires. Elle est construite autour d'un châssis surbaissé plus léger et plus aérodynamique, propulsée par un moteur V12 à 60° 3967.44cc d’une puissance 410 cv dérivé de la 330P de 1964.
Châssis n° 0836
Elle est engagée la même année pour la première fois en course par le North American Racing Team (NART) de Luigi Chinetti lors des 24 heures de Daytona. Soeur jumelle de la 275 P2,la 330 P2 s’en distingue par un moteur V12 de 4 Litres (au lieu du 3.3 Litres de la 275P2). Le V12 reçut deux arbres à cames en tête et un double allumage Alimentation par 6 carburateurs Weber 40 DCN/2. Le bloc moteur subit quelques modifications de façon à jouer un rôle structurel dans le nouveau châssis.
Le châssis et la carrosserie reprennent les même caractéristiques que pour sa sœur, avec comme élément reconnaissable, l’abandon des roues à rayons au profit de roue en alliage de magnésium .
Certaines voitures du NART ont également utilisé un moteur de 4,4 l et ont été appelées alors 365 P2. La P2 n'est pas une grande réussite pour Ferrari (1ière 1.000 Km Nurburgring 1965), et elle est remplacée par la P3 en 1966.