De 350Z werd van nul ontworpen, maar maakt toch gebruik van een aantal reeds bestaande componenten. Zo is het chassis afkomstig van de Nissan Skyline (die bij ons relatief onbekend is omdat hij niet wordt ingevoerd, maar waarvan een zeer pittige GT-R versie bestaat) en is de motor van de VQ-familie die Nissan al sinds 1994 gebruikt. Het chassis werd voor de gelegenheid ingekort. Nissan blijft in elk geval trouw aan het principe van een echte compacte coupé; de motor is centraal voorin geplaatst en drijft de achterwielen aan via een handgeschakelde bak en er is plaats voor slechts twee personen.
Het strakke design, met de geprononceerde wielkasten, lange motorkap en sterk aflopende daklijn, wordt in Europa steeds gecomplementeerd door een voorbumperspoiler, achterspoiler en bodemprofielen. Die beperken de luchtweerstand tot 0,29 en elimineren de lift bij hogere snelheden (tot nul dus). Ook onderhuids werden aanpassingen doorgevoerd opdat de 350Z zou voldoen aan de eisen van de Europese consumenten. Die rijden immers sneller en doen dat over langere afstanden. Nissan zorgde voor een betere onderdrukking van het geluid, trillingen en schokken. Daarnaast wordt een grotere radiator gemonteerd, komen er extra koelvinnen op het achterdifferentieel en is er een geperfectioneerde ophanging (die komt vanaf modeljaar 2004 ook op de Japanse en Amerikaanse modellen). De brandstofstank is overgenomen van de Japanse versie, heeft een inhoud van 80l en is daarmee de grootste in zijn klasse.
De 3,5l V6 met o.a. dubbele nokkenassen en continue variabele kleppenlift is goed voor 280pk bij 6.200t/min. en een koppel van 363Nm bij 4.800t/min. De aandrijfkracht wordt door een nieuw ontwikkelde zesversnellingsbak via een ééndelige aandrijfas in koolstofvezel Ődie oorspronkelijk werd ontwikkeld voor de Le Mans racewagens van Nissan- naar de achterwielen overgebracht. De 350Z bereikt een begrensde topsnelheid van 250km/u en kan van 0 naar 100km/u in 5,9sec. Voorwaar geen beschamende cijfertjes. Een hydraulisch bekrachtigde tandheugelsysteem voor de besturing moet voor een hoge stuurprecisie zorgen. De remmen zijn van Brembo, dat voor de nieuwe Z een systeem met schijven rondom koos. Vooraan hebben de klauwen vier zuigers, achteraan zijn dat er twee.
Door de centraal geplaatste motor is de gewichtsverhouding zo goed als ideaal. De vooras draagt immers 53% van het gewicht. De achteras neemt logischerwijs de resterende 47% voor haar rekening, maar omwille van de acceleratiekrachten verschuift die verhouding naar gehele evenredigheid wanneer het volle potentieel aangesproken wordt. De ophanging bestaat zowel voor- als achteraan uit een multilinksysteem met componenten in smeedaluminium. Dat zorgt voor een gewichtsbesparing van 30kg ten opzichte van een vergelijkbaar systeem in conventioneel metaal. Het voorste hulponderstel staat rechtstreeks in verbinding met de koets. Achteraan wordt gebruik gemaakt van bussen.
Het schoeisel van de 350Z werd door Bridgestone op maat gemaakt. Vooraan wordt 225/45 rubber op de 18-duims velg geplaatst. Achteraan is dat 245/45 met dezelfde diameter.
De sportief ingedeelde cockpit wordt gedomineerd door een instrumentenblok met centraal geplaatste toerenteller. De wijzerplaats zit niet vast aan het dashboard, maar aan de stuurkolom zodat het meebeweegt wanneer het sportstuurtje in de hoogte- of diepte wordt versteld en de positie dus ideaal blijft. In het midden van het dashboard zitten nog drie kleine ronde instrumenten (een voltmeter, oliedrukmeter en boordcomputer) in aparte behuizingen die naar de bestuurder zijn gericht. Een verwijzing naar de 240Z. Beide zetels in het interieur zijn anders opgevat. De bestuurderszetel is diep geprofileerd en heeft een zeer uitgesproken zijdelingse steun, ontworpen om ook bij een zeer dynamische rijstijl de bestuurder op z’n plaats te houden, terwijl de passagierszetel wat breder is en meer is afgesteld op comfort.
