La nueva versión 2015 tiene el motor de aspiración natural más potente jamás colocado en un modelo de este tipo. El nuevo Shelby GT350 se ha construido sobre la idea original del finado Carroll Shelby, pero enriquecido con la tecnología, diseño y manejo de la sexta generación de este pony car. El nuevo motor de 5163 cm³ (5,2 L; 315,1 plg³) incorpora un cigüeñal de diseño plano, una arquitectura que normalmente se encuentra en autos deportivos de carreras o en modelos exóticos de Europa. A diferencia de un V8 tradicional, donde las bielas se unen al cigüeñal a intervalos de 90 grados, en el cigüeñal del GT350 los intervalos son de 180 grados. Esta geometría, combinada con el nuevo diseño de las culatas de cilindros y del tren de válvulas, permite una mejor respiración y rendimiento del motor V8. El resultado es el motor de aspiración natural y de producción en serie más potente en un Mustang, con una potencia superior a los 500 HP (507 CV; 373 kW) y con un par motor aproximado de 400 lb·pie (542 N·m). Esta potencia se transmite al piso mediante una transmisión manual de seis velocidades que se complementa con un diferencial de deslizamiento limitado Torsen, optimizado para brindar un mejor agarre en curvas. Además, la resistencia a la torsión de la nueva plataforma del modelo 2015 fue mejorada aproximadamente un 28 por ciento.