Evolution de la 330 P2, la P3 est dotée d'un nouveau châssis tubulaire avec une coque en fibre de verre : le moteur et la boîte de vitesses font partie intégrante de la structure, améliorant ainsi sa rigidité. Par rapport au bloc utilisée sur la P2, le moteur V12 pesait près de 30 kg grâce à des culasses redessinées et un nouveau système d'injection Lucas qui remplace la batterie habituelle des carburateurs Weber. Les victoires les plus importantes de la voiture ont été remportées par Parkes/Scarfiotti à Spa et par Surtees/Parkes aux 1000 km de Monza.
Pour la saison 1966, la FIA a supprimé la réglementation sur la largeur minimale du pare-brise. Les pare-brise plus étroits ont permis d'améliorer la vitesse de pointe des voitures d'environ 15 km/h. Alarmée par le rythme de Ford en 1965, Ferrari a entrepris de réviser la P2 pour l'adapter à la nouvelle réglementation et l'amener à la vitesse GT40. Dans la tradition Ferrari, des modifications ont été apportées au châssis déjà fiable.
Plus élégante que jamais, la P3 est équipée de portes en fibre de verre. C'était la première fois que l'équipe de Maranello privilégiait le matériau léger à l'aluminium utilisé sur les prototypes précédents. L'embrayage a été déplacé. La boîte de vitesses était une nouvelle ZF à cinq vitesses. Les six carburateurs Weber de la 330 P2 ont été remplacés par un système d'injection Lucas sur le moteur du P3. Le moteur fournissait un peu plus de puissance, mais la voie plus large ajoutait un peu de poids, donnant au P3 un rapport puissance/poids similaire à celui de la P2. Trois P3 ont été construites.
Les résultats des premières courses de la saison étaient prometteurs. Pilotée par Mike Parkes, la P3 a remporté les 1000 km de Monza et Spa avec John Surtees et Ludovico Scarfiotti. La chance a tourné pour Ferrari car des problèmes de main d'œuvre à l'usine ont empêché les préparatifs pour les 24 Heures du Mans. Aucune des P3 n'a dépassé la 17e heure de la course à cause du manque temps et de développement. En revanche, Henry Ford a remporté sa victoire au Mans avec un impressionnant 1-2-3, un exploit qui n'avait été réalisé auparavant que par "ces petits bolides rouges".
Malgré l'immense budget de Ford, Ferrari était réticente à abandonner et les premiers essais avec la nouvelle voiture ont été effectués en décembre de la même année. A part quelques changements cosmétiques, la nouveauté la plus importante de la P4 était son moteur. Toujours avec 4 litres de cylindrée, le bloc était dérivé du moteur F1 de 3 litres. La principale nouveauté du moteur était la nouvelle culasse, avec 3 soupapes par cylindre, un échappement et deux admissions. L'injection de carburant Lucas a été déplacée d'entre les rangées de cylindres à entre les arbres à cames. Le moteur développait une puissance de 450 ch à 8200 tr/min.
Après 560 tours d'essai à Daytona en décembre 1966, la P4 était prête pour l'action. Deux des trois P3 étaient équipées d'une carrosserie de type P4 et d'un moteur à carburateur Weber. Deux 330 P3 inachevées ont été construites selon les mêmes spécifications et rebaptisées 412 P. Les quatre voitures ont été vendues à des équipes privées, pour soutenir les P4 d'usine. La nouveauté chez Ford aux 24 heures du Mans 1967 venait de la version Mk IV de la GT40, dotée d'une monocoque américaine en nid d'abeille en aluminium et du célèbre V8 de 7 litres.
Tous les essais à Daytona ont porté leurs fruits puisque Ferrari a dominé sur le sol de Ford lors des 24 heures de Daytona. Le podium a été monopolisé par des pilotes Ferrari qui ont souligné la domination de la Scuderia lorsque les trois voitures gagnantes ont franchi la ligne d'arrivée ensemble. Les deux premières étaient des P4 et la troisième une P3. Au Mans, Ford était de retour avec la nouvelle Mk IV et a battu les Ferrari sophistiquées en puissance. Une fois de plus, la fiabilité a presque pris le dessus sur Ford, mais l'une des deux Mk IV rescapée a terminé en tête, suivie de près par deux P4. Ferrari a remporté le championnat du monde de voitures de sport cette année-là, pour la 12e fois en 14 ans.
Les changements de règles à la fin de la saison ont laissé les 330 P3, 330 P4 et 412 P obsolètes. Cela a réduit la carrière de l'une des plus belles Ferrari à une seule saison. Deux des 330 P4 ont été converties à la spécification "350 Can-Am" en coupant la carrosserie et en équipant une version légèrement plus grande du moteur V12 à deux arbres à cames. La troisième 330 P4 n'a plus été pilotée.
À la fin de 1967, les voitures modifiées ont participé au Défi Can-Am, mais elles se sont révélées incapables d'affronter la compétition que formait McLaren et Lola, bien plus puissante et plus légère. Le meilleur résultat de Chris Amon a été une cinquième place au Grand Prix de Monterey à Laguna Seca. A la fin de l'année, les deux voitures ont été vendues à des corsaires qui ont continué à faire le tour du monde avec beaucoup de succès pendant encore plusieurs saisons.
La 330 P3 a été produite à 3 exemplaires.
Châssis : 0844
L'une des 330 P3 originales construites en 1966, le châssis 0844 a fait l'objet de nombreuses courses et a ensuite été modifié pour répondre aux spécifications 412P. Ces dernières années, 0844 a été complètement restaurée dans sa configuration de 1966/1967, avec une carrosserie de type 412 P et un moteur à carburateur. Entre les mains du très habile pilote historique Peter Hardman, la belle Ferrari a connu beaucoup de succès depuis sa restauration, enchaînant les évènements historiques comme le Goodwood Festival Of Speed ou encore Le Mans Classic.