Los Ferrari 250 GTO fueron diseñados para competir en la categoría GT. Eran una evolución ortodoxa de los Ferrari 250 GT SWB. El ingeniero Giotto Bizzarrini tomó el chasis del Ferrari 250 GT SWB y lo acopló con un motor V12 de 3,0 litros del Ferrari 250 Testa Rossa.

Sucesivamente, debido a problemas y desacuerdos internos dentro de Ferrari, el ingeniero Bizzarrini y otros ingenieros dejaron la casa, el desarrollo y terminación del proyecto GTO fue encargado al ingeniero Mauro Forghieri y al diseñador Sergio Scaglietti. La carrocería, ahora más ancha fue perfeccionada en las pruebas en el túnel y la pista de viento.

El resto del coche era una presentación equilibrada de la tecnología de Ferrari de los años 60. Contaba con un bastidor tubular soldado a mano, suspensión delantera de doble horquilla, frenos de disco y ruedas fabricadas por Borrani. La caja de cambios era de cinco velocidades y era un paso adelante realmente revolucionario.

El interior era austero hasta el extremo en el que un velocímetro no era considerado necesario para el tablero de instrumentos.

Según la FIA, encargada de regular los vehículos de competición, cien ejemplares de un vehículo debían ser construidos para su homologación en la clase GT (en comparación con la clase de prototipo, menos estricta). Sin embargo, Ferrari construyó solamente 36 250 GTO (30 de los vehículos "normales", tres con los motores 4 litros 330 (a veces llamados los "330 GTO" pero correctamente 330 LMB), y tres vehículos "tipo 64" con la carrocería revisada) pero sin embargo el 250 fue homologado para competir en la clase GT.

El coche debutó en las 12 Horas de Sebring en 1962, conducido por el piloto estadounidense Phil Hill y el piloto belga Olivier Gendebien. Aunque tuvo problemas técnicos, igualmente terminó segundo, detrás de un Ferrari 250 Testa Rossa.

El 250 GTO era un coche de carreras excepcionalmente capaz. A la hora de su introducción era (dependiendo de la relación del cambio) muy probablemente el coche más rápido en cualquier pista de la categoría.

En la mejor tradición de Ferrari, hizo que los pilotos normales pareciesen excelentes y dio a grandes pilotos una ventaja insuperable. Años de desarrollo de sus componentes significativos, y robustez tradicional de Ferrari, también garantizaba que el coche duraría hasta el final de la temporada. El GTO ganó el campeonato del mundo durante tres años seguidos: 1962, 1963, y 1964. Gracias a su potente motor de 3,0 L y 302 CV, la velocidad máxima del 250 GTO era de 280 km/h.

Ha pasado a ser uno de los coches más caros del mundo con diferencia. En el año 2010, RM Auctions vendió un ejemplar por la cifra de 14 millones de euros. Uno de los últimos ejemplares salidos a subasta fue vendido por más de 20 millones de euros. Actualmente, este coche ostenta el récord del automóvil más caro del mundo puesto que en junio del año 2012 alcanzó el precio de 28.225.806 euros en una subasta y en 2013 llegó a los 38 millones de euros.