Három korábbi Z-generáció tulajdonságait örökölve a 350Z jellegzetes formai elemek egész sorát vonultatja fel, amelyek az elődök előtti tisztelgés kifejezője. Formavilága és menetdinamikai tulajdonságai azonban egyértelműen a 21. századot idézik. A legjobb értékesítési mutatókkal rendelkező sportautóként Észak-Amerikában és Japánban a 350Z a Z-modellek immár ötödik generációja, amelyet azért enyhén átterveztek, hogy megfeleljen Európa nagyobb átlagsebességekkel jellemzett és magasabb igényeket támasztó úthálózata számára.

Erőteljes, első-középső elrendezésű 3,5 literes, V6-os erőforrás hajtja a hátsó kerekeket egy rövid kapcsolási utakkal rendelkező, hatfokozatú sebességváltón keresztül, amely sűrű osztású fokozatokkal rendelkezik. A Nissan versenytapasztalatai eredményeképp könnyű, egyrészes, szénszálas kardántengelyt alkalmaztak. Mély benyomást keltő 280 lóerős teljesítménye mellett a V6-os masszív, 363 newtonméteres legnagyobb forgatónyomatékkal rendelkezik, a motor alacsony fordulatszám-tartományaiban is magas forgatónyomatékot biztosítva. A legnagyobb sebesség eléri a 250 kilométer/órát, míg a 0-ról 100 kilométer/órás sebességre gyorsítás csupán 5,9 másodpercet igényel.

A motornak az első tengelytől hátrafelé, a lehető legtávolabbi elhelyezésével a 350Z alacsony tömegközépponttal és optimálishoz közeli, 53:47 arányú tömegeloszlással rendelkezik az első és a hátsó tengelyek között. Az első kerekekre nehezedő többlettömeg kedvezőbb tapadási tulajdonságokat biztosít az éles fordulókban. Amikor azután a vezető kigyorsít a kanyarívből, a tömeg a hátsó tengely felé terhelődik át, épp akkor alakítva ki az ideális 50:50 arányt, amikor az a leginkább szükséges.

A széles nyomtávú futómű mind a négy keréken multi-link rendszerű, könnyű, kovácsolt alumínium elemekből álló, független felfüggesztéseket tartalmaz. Az első és a hátsó felfüggesztések egy versenyautóra jellemző módon, egyaránt segédvázhoz csatlakoznak. A széles kerékjáratok alatt 18 colos könnyűfém keréktárcsákra szerelt, eltérő méretű Bridgestone Potenza RE040 abroncsok rejtőznek: elöl 225/45 R 18, hátul 245/45 R 18 méretben. A fogasléces kormányberendezés szervorásegítését szándékosan olyan diszkrét mértékűnek tartották meg, amennyire csak lehetett, miközben a Brembót az autó képességeihez illeszkedő fékrendszer megalkotásával bízták meg: ezt az együttműködést az olasz cég nevének felirata jelzi a féknyergeken, amelyek a stílusos hatküllős kerekeken át kívülről is jól láthatóak.

A 350Z irányíthatóság tekintetében tanúsított vitézségének kulcseleme a torziós merevség. Hátul a komplex segédvázat egy masszív merevítő torony erősíti tovább, amely végigfut a csomagtér teljes szélességében és a hátsó ajtón keresztül látható. A fekete és ezüstszínű rúd – stilizált Z-emblémával kiegészítve – nem csupán a szerkezet merevségét növeli, hanem a csomagtartó poggyászrögzítő hálójának rögzítésére is szolgál.

A 350Z vezetésekor érzett ösztönös belső izgalom máltó párja a design kihangsúlyozott stílusa. A hosszú motorháztető és tengelytáv, illetve a kétüléses utastér egy eredeti sportautó génjeit biztosítják a 350Z számára. Ez az érzelmi telítettségű tervezés, valamint a rövid első és hátsó túlnyúlások egy kevés múltat egy jó adag jövővel egyesítenek.

A belső térben folytatódik a kompromisszumot nem ismerő sportos téma. A háromtagú műszeregységet a középre, közvetlenül a vezető elé helyezett fordulatszámmérő uralja. A tökéletes vezetési pozíció érdekében a műszerek konzolja nem a műszerfalra rögzítve kapott helyet, hanem magára a kormányoszlopra építették, így azzal együtt mozog, ha a kormányt magasságában vagy tengelyirányban állítjuk.

A műszerfal közepén egy másik motívum idézi a 350Z örökségét: három kisméretű, egyéni stílusban kialakított konzolban elhelyezett, és hangsúlyosan a vezető felé fordított műszer formájában. A töltőfeszültség és az olajnyomás műszerét, valamint a fedélzeti számítógép kijelzőjét rejtve, ezek a 240Z modellben hasonló módon kialakított három műszer stílusát és elhelyezésének módját idézik.

Az ülések is e kompromisszumot nem ismerő stílus jegyében és a valódi használhatóságot szem előtt tartva születtek. A vezetőülés mélyen formázott, így minden körülmények között stabilan a helyén tartja a sofőrt, miközben az utasülés szélesebb kialakítású, inkább az utazási kényelem érzetét közvetítve.

A tervezők számos módosítást hajtottak végre annak érdekében, hogy a 350Z modellt az Európában szokásos magasabb átlagsebességekhez és hosszabb távú utazásokhoz igazítsák, különös figyelemmel a zajszintre és a káros rezgésekre. Ezek között megtaláljuk a nagyobb hűtőt, a kiegészítő hűtőbordákat a differenciálművön, illetve a kifinomultabb felfüggesztést, amelyeket a 2004-es modellév az Egyesült Államok és Japán piacára szánt modelljein is alkalmaznak.

A légellenállási értéket 0,29-re csökkentő, első és hátsó légterelőket, valamint és a felhajtóerőket nagy sebességnél is kiküszöbölő padló alatti aerodinamikai elemeket magában foglaló aero-csomag ugyancsak az alapfelszereltséghez tartozik. Az európai modellek elektronikus stabilitás-ellenőrző rendszerrel (ESP) is rendelkeznek.

Az alapkivitelben az automatikus légkondicionáló berendezést, a Xenon-fényszórókat és a fűthető külső tükröket egyaránt felfedezhetjük.

A 350Z csúcsmodell Pack változata sebességtartó automatikával és fűthető, elektromos állítású, bőrrel kárpitozott ülésekkel egészíti ki mindezt. A 240 wattos felsőkategóriás Bose hatlemezes audio-rendszer egy 25 centiméteres mélynyomóval a vezetőülés mögött és az AutoPilot hangerő-szabályzással ugyancsak a felszereltségéhez tartozik. Az extrafelszerelések választékában az egyéni Alezan Orange bőrkárpitozás és a RAYS által készített, különösen könnyű, kovácsolt könnyűfém keréktárcsák is megtalálhatók, amelyek egyenként négy kilogrammot faragnak le az autó rugózatlan tömegéből.