El Nissan 370Z tiene motor delantero longitudinal y tracción trasera. El vehículo cuenta con un capó largo, como es común en los Fairlady Z, y una luneta trasera estilo Fastback.

El interior de la cabina es un diseño sencillo. El principal indicador se monta directamente a la columna de dirección, permite su movimiento para que coincida con los ajustes del volante. Los medidores adicionales se montan en el centro. A diferencia del 350Z, el 370Z no se puede hacer uso de la guantera.

Casi cada pieza y componente de la 370Z ha sido rediseñado. Está alimentado por el motor de gasolina VQ37VHR DOHC de 3,7 litros de cilindrada con distribución de válvulas variable, similar al del Infiniti G de cuarta generación, que produce 332 CV (248 kW) de potencia máxima. La potencia se envía a las ruedas traseras a través de una nueva caja automática de siete velocidades o una transmisión manual de seis velocidades. El automóvil tiene un diferencial electrónico.

Las dimensiones exteriores son más pequeñas que las del 350Z y se utilizan paneles de aluminio en la puerta, el capó y aluminio para reducir peso.

Tiene un 30% de rigidez torsional incluye una nueva suspensión delantera para reducir la flexión lateral, en el trasero nuevos refuerzos estructurales, y una parte inferior para ayudar a reducir la flexión lateral en la parte trasera. Otras mejoras incluyen la utilización de un compuesto de fibra de carbono en el radiador y el fortalecimiento de la parte trasera y guardabarro. La torsión trasera aumenta un 22% y en vertical un 30%.