トヨタ2000GTは、レースに勝てるパフォーマンスを持つことを目標に開発され、最終的にはル・マン24時間レースでのクラス優勝を目指していたという。結果的にル・マン参戦は実現しなかったが、日本最長レースでの勝利という勲章を獲得する。1967年4月8〜9日に開催された「富士24時間レース」での完全優勝だ。

　富士24時間レースは、ル・マン24時間レースをそっくりそのまま再現することを目的に開催された日本初の24時間レース。8日の午前中に車検とミーティングが開かれ、午後にはセッションタイムと称した練習走行が許された。予選はなく、ル・マン式スタート（コース上に斜めにマシンを並べ、スタートの合図と同時にドライバーがマシンに駆け寄る）のポジションはカーナンバー順というレギュレーションだった。
　24時間レースにトヨタは唯一のワークスチームとして出場。2000GTは細谷／大坪選手組と、津々見／鮒子田選手組の2台が参戦。他に３台のスポーツ800が高橋／蟹江選手組、田村／川合選手組、北原／大谷選手組でエントリーしていた。

　午後4時スタート。長い24時間レースの幕が切って落とされる。2000GTのカーナンバーは1と２。カーナンバー1の細谷／大坪が、津々見／鮒子田を従えて第一コーナーに向かった。出場33台のテールエンドが富士のヘアピンを回っている頃、2000GTは早くもグランドスタンド前に帰ってきていた。
　初めて体験する24時間レースだけに、どのマシンもマイペースを保ち余裕ある走行をしていたが、2台の2000GTの速さは別格。2分20秒から2分24秒のタイムで周回し、パフォーマンスの違いを明確にする。

　日もとっぷりと暮れた頃、レースは一応の落ち着きを見せてきた。グランドスタンド前を除きコース上には全く照明はない。どのマシンもヘッドランプに加えラリー車のようにドライビングライトを点灯、その鋭い光源がコースをなめるように照らし出す。
　午後6時40分現在の順位は、１位が65ラップを周回した細谷／大坪の2000GT、2位は59ラップの津々見／鮒子田の2000GT。3位は川端／渡部選手組のベレットGT、4位には山梨／広瀬選手組のホンダS600が続く。
　午後7時に最初のリタイアが出る。そのマシンはチーム・トヨタの１台。北原／大岩のスポーツ800だった。

　８日の夜から天候は雨に変わり、富士名物の霧が発生。走行条件は最悪となった。この中でトップを快走していたカーナンバー1の2000GTに燃料系のトラブルが発生。修理に手間取る間にカーナンバー２の2000GTがレースリーダーとなった。
　９日午前0時現在の順位は１位が津々見／鮒子田の2000GT（207ラップ）、2位は細谷／大坪の2000GT（203ラップ）、3位が田村／川合のスポーツ800（181ラップ）。トップ３をチーム・トヨタが独占する。濃霧のためマシンのペースは上がらず、2000GTのラップタイムはレース当初からほぼ10秒増しになった。
　翌朝、9日午前9時現在の順位はトップが津々見／鮒子田の2000GT（397ラップ）、2位は細谷／大坪の2000GT（391ラップ）、３位は田村／川合のスポーツ800。
　9日昼頃、それまで快調に3位を走行していたカーナンバー20のスポーツ800がエンジントラブルでピットイン。約40分を費やしてピストン交換を行ったが、３位の座を明け渡すことはなかった。

　長かった24時間レースも、あと30分を残すだけとなった頃、チーム・トヨタはコース上で単独走行を続けていた2台の2000GTと2台のスポーツ800をまとめ、4台でフォーメーションを組むパレード走行を始めた。同年のデイトナ24時間レースでフェラーリ・チームが演じた編隊でのゴールを再現しようとしたのである。しかしフィニッシュまで１周を残すところで田村／川合のスポーツ800にトラブルが発生。チーム・トヨタは３台が横１列に並び午後4時にチェッカーフラッグを受けた。
　結局、優勝を飾ったのはカーナンバー１、細谷／大坪の2000GT（539ラップ）。２位はカーナンバー2、津々見／鮒子田の2000GT（531ラップ）。３位には最後の最後で遅れたもののカーナンバー６、田村／川合のスポーツ800（469ラップ）が食い込んだ。
　2000GTは、世界速度記録チャレンジの経験を生かし、抜群の安定感で24時間レースを支配した。２台の間で順位の変動はあったものの、スタートからフィニッシュまで1／2位を独占。優勝マシンの平均時速は134.7km/h、走行距離は3224kmに達した。