На автомобиле установлен 6-цилиндровый двигатель VQ35HR (3.5 л, 313 л. с.) нового поколения, у которого около 80% деталей являются новыми. Этот мотор со смещённым вниз на 15 мм центром тяжести отличается возросшим крутящим моментом (358 Nm при 4800 об/мин) и более высокими максимальными оборотами — 7500 об/мин (+500).

Улучшение характеристик двигателя на малых и средних оборотах достигнуто за счёт новой впускной системы, механизма variable valve timing и выпускного коллектора с повышенной пропускной способностью. Наряду с усиленным коленчатым валом на двигателе V6 использована более эффективная система охлаждения и свечи зажигания с иридиевыми электродами. Несмотря на все нововведения и возросшую с 10.3 до 10.6 степень сжатия мотор остался в прежнем весе и не прибавил в расходе топлива. Для размещения двигателя была реконструирована передняя часть кузова и установлен новый капот.

Для Nissan 350Z 2007 года введены дополнительные цвета кузова — Orange, Precision Grey и Night Blue, а также исполнение интерьера Frost Grey. Наряду с новыми отделочными материалами в салоне появились т. н. активные подголовники. Покрышки Bridgestone Potenza RE050A позволили улучшить плавность хода