Selama masa produksinya, Nissan 350Z dibekali mesin VQ35 berkapasitas 3.498 cc V6 yang dikenal sebagai salah satu mesin terbaik yang pernah diproduksi Nissan.
Spesifikasi utamanya meliputi:
- Mesin V6 3.498 cc naturally aspirated
- Tenaga 287 hp (VQ35DE awal)
- Tenaga meningkat menjadi 300 hp pada model pembaruan 2005
- Mesin VQ35HR menghasilkan sekitar 306 hp pada model 2007–2008
- Pilihan transmisi manual 6 percepatan atau otomatis 5 percepatan
- Sistem penggerak roda belakang (RWD)
Perpaduan mesin bertenaga dengan bobot yang seimbang menghasilkan akselerasi responsif sekaligus karakter berkendara yang menyenangkan.
Nissan membangun 350Z menggunakan FM Platform (Front Midship), yaitu konfigurasi mesin yang ditempatkan di belakang sumbu roda depan.
Konsep tersebut memberikan distribusi bobot yang lebih ideal sehingga handling terasa presisi, stabil ketika bermanuver, dan tetap nyaman digunakan dalam berbagai kondisi jalan.
Karakter tersebut membuat Nissan 350Z banyak digunakan untuk balap sirkuit, drifting, maupun sebagai mobil harian.
Popularitas Nissan 350Z juga didorong oleh potensinya sebagai basis modifikasi.
Pilihan komponen aftermarket sangat melimpah, mulai dari body kit, suspensi performa, sistem pengereman, hingga peningkatan tenaga mesin.
Hal ini menjadikan 350Z sebagai salah satu mobil paling populer di komunitas drifting dan modifikasi di berbagai negara.
Bagi penggemar performa, Nissan menghadirkan varian NISMO pada 2007–2008 yang dibekali berbagai peningkatan, antara lain:
- Suspensi hasil penyetelan khusus
- Rem Brembo
- Velg forged Rays
- Sistem pembuangan performa
- Penguatan struktur bodi
Paket tersebut membuat performa dan stabilitas mobil meningkat secara signifikan dibanding versi standar.
Produksi Nissan 350Z berakhir pada 2008 sebelum digantikan oleh Nissan 370Z.