新型『フェアレディZ』の心臓部は、「VQ35DE」型3.5リットルV6の1機種のみ。先代のZ32にあったターボはなくなり、自然吸気のみである。このエンジンは『スカイライン350GT-8』に搭載されているものと基本的に同一だ。
可変バルブタイミング機構の助けを借りて発揮する最高出力206kw（280ps）/6200rpm、最大トルク363Nm（37.0kgm）/4800rpmというスペックは、おおむね2.5リットル−3リットルターボエンジンに相当するものだが、アクセルワークへの追従性はターボよりはるかに優れている。
トランスミッションは6速MTとマニュアルモード付き5速ATの2種類となっている。ATのマニュアルモードは完全ギア固定となっており、ドライバーは意のままにシフトを楽しむことができる。また、加速時にロックアップ制御を行うことで、ダイレクト感を飛躍的に高めている。
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