В 1964-1966 гг. Thunderbird оставался самым дорогим автомобилем марки Ford: он стоил на $1000 больше, чем престижная полноразмерная модель Galaxie 500 XL. Thunderbird принадлежал к сегменту Personal Luxury и был рассчитан на богатых клиентов, предпочитавших спортивный стиль и высокую производительность. Машина была слишком тяжёлой и большой, чтобы называться спортивной, но мощности 6.4-литрового двигателя V8 390 (300 л.с.) с 4-камерным карбюратором хватало для достижения максимальной скорости 200 км/ч. Мягкая подвеска обеспечивала комфортную езду, а кожаный 4-местный салон с ковшеобразными сиденьями, утопленной панелью приборов, множеством датчиков, линейным спидометром и отодвигавшимся в сторону двухспицевым рулём указывали на принадлежность автомобиля к высшему классу. Несмотря на запуск в производство таких конкурентов, как Buick Riviera и Pontiac Grand Prix, продажи Thunderbird в 1964 г. выросли до 92465 ед.

В дизайне Ford Thunderbird четвёртого поколения исчезли все пережитки ракетного века. Несущий кузов стал более низким и угловатым, но сохранил прежние пропорции и колёсную базу (113.2"). Сдвоенные фары переместились с решётки радиатора на края передних крыльев, сама решётка получила трапециевидную форму и горизонтальную структуру. Сзади вместо круглых турбин были установлены продолговатые прямоугольные фонари в хромированных рамках, соединённые узкой фарой заднего хода с названием модели. Введение последовательного включения сигналов поворота было отложено до 1965 г. из-за проблем с законодательством штатов. В 1964 г. Thunderbird впервые был оборудован проточной системой вентиляции салона Silent-Flo, с отверстием под задним стеклом, которое открывалось с помощью вакуумного сервопривода. Коробка передач предлагалась только одна - 3-ступенчатая автоматическая Cruise-o-Matic с рычагом переключения на рулевой колонке.

Thunderbird продавался с тремя вариантами кузова: кабриолет, хардтоп купе и хардтоп Landau с виниловой крышей и S-образным оформлением задних стоек. За доплату дилеры комплектовали кабриолет спицоваными колёсами и стеклопластиковой панелью с обтекателями поверх задних сидений. В 1965 г. Thunderbird получил передние дисковые тормоза, колёсные диски в стиле турбин и пересмотренную решётку радиатора. Более существенные изменения были внесены в 1966 г.: тонкий передний бампер, отделённая от него сеточная решётка радиатора без хромированных обводов, утопленные фары и более низкая линия крыши с прямоугольными задними стойками (Town Hardtop и Town Landau). Мощность двигателя V8 390 в 1966 г. увеличилась до 315 л.с., а в качестве опции был предложен 7-литровый мотор V8 428 мощностью 345 л.с. Известно, что в 1963-1965 гг. через некоторых дилеров было продано около 120 ед. Ford Thunderbird с гоночным двигателем V8 427 мощностью 425 л.с. В 1965 и 1966 гг. Thunderbird оставался лидером продаж в своей категории - 74972 ед. и 69176 ед. соответственно.