На второй год своего присутствия на рынке Chevrolet Chevelle подвергся небольшим изменениям в дизайне и также расширению ассортимента двигателей. Автомобиль стал длиннее, приобрёл более угловатые очертания с плоскими панелями и ровной линией пояса. Изменения также коснулись решётки радиатора, которая теперь имела V-образный выступ, увеличенные прямоугольные задние фонари и панель приборов с тремя втопленными круглыми индикаторами.
Названия моделей, такие как Chevelle 300, Chevelle Malibu и Chevelle Malibu SS, а также варианты кузовов (2- и 4-дверные седаны, универсал, хардтоп купе и кабриолет) остались прежними.
Двигатели, как и в предыдущем году, включали 6-цилиндровые моторы объемом 3185 см3 (120 л.с.) и 3768 см3 (140 л.с.), V8 283 на 4.6 литра мощностью 195 л.с., и V8 327 на 5.4 литра с мощностью 250 или 300 л.с. Новинкой стала высокопроизводительная версия двигателя V8 327 (RPO L79) с мощностью 350 л.с. Базово Chevelle оснащался полностью синхронизированной 3-ступенчатой механической коробкой передач с рычагом на рулевой колонке, а за дополнительные средства можно было приобрести 4-ступенчатую механику с напольным рычагом или 2-ступенчатую автоматическую Powerglide.
В 1965 году было продано около 327000 автомобилей Chevrolet Chevelle, из которых 101577 составили хардтоп купе и кабриолеты Malibu SS. Эти модификации отличались черными полосками на решетке радиатора, отсутствием хрома на боковых панелях и ковшеобразными передними сиденьями с центральной консолью.
Самой редкой версией была Chevrolet Chevelle Malibu SS 396 (Z16), выпущенная небольшой серией из 201 экземпляра в конце года. Наружно она выделялась только скрещенными флажками на передних крыльях, но под капотом находился мощный 6.5-литровый V8 396 с 375 л.с., известный как «Дикобраз». В сочетании с 4-ступенчатой механической коробкой, он демонстрировал потрясающую динамику, однако отсутствие в стандартном комплекте самоблокирующегося дифференциала Positraction считалось серьёзным упущением. Клиенты могли заказать его за дополнительную плату в $1501 к базовой цене Chevelle Malibu.