Ford Mustang, запущенный в производство в середине 1964 г., имел много общего с четвёртым поколением модели Thunderbird: оба автомобиля были 2-дверными, 4-местными, со спортивным дизайном и мощными двигателями. Так как Mustang стоил намного дешевле, он пользовался большей популярностью и потому немного снизил продажи Thunderbird. Последний всё равно лидировал в сегменте Personal Luxury, но его конкуренты стали увеличиваться в размерах и дорожать. Следуя примеру Buick Riviera, Oldsmobile Toronado и Cadillac Eldorado, новый Ford Thunderbird стал более роскошным, мощным и тяжёлым, утратив все признаки спортивности. Оставаясь самым дорогим Фордом, он вплотную приблизился к высшему сегменту рынка, где в 1968 г. появился его близкий аналог - Lincoln Continental Mark III, основанный на том же шасси. Обе модели выпускались на специальном заводе в Виксоме (Мичиган) и разделяли большинство технических узлов до начала 90-х гг. Низкий спрос на машины с открытым верхом заставил компанию отказаться от кабриолета, но на смену ему пришёл первый и единственный 4-дверный Thunderbird - Landau Sedan. Остальные типы кузова не изменились: 2-дверный хардтоп и купе Landau с чёрной виниловой крышей и S-образным орнаментом на задних стойках.

В отличие от предшественников с несущим кузовом, Ford Thunderbird пятого поколения был основан на отдельном шасси с колёсной базой 115" (2921 мм) для купе и 117" (2972 мм) для седана. Такая конструкция была более прочной и позволяла использовать особую систему резиновых креплений для устранения шума и вибраций. Ходовая часть была позаимствована у полноразмерных моделей, включая независимую подвеску на пружинах спереди и ведущий мост на пружинах сзади. Двигатели перешли от Thunderbird 1966 г.: 6.4-литровый V8 390 мощностью 315 л.с. и 7-литровый V8 428 мощностью 345 л.с., но в 1969 г. их заменил другой силовой агрегат - V8 429 объёмом 7033 см3 и мощностью 360 л.с. Производительность была ограничена в соответствии с экологическими стандартами, но автомобиль всё равно был быстрее и мощнее, чем когда-либо. В стандартную комплектацию входили 3-ступенчатая автоматическая коробка передач, передние дисковые тормоза с плавающими суппортами и отодвигающийся в сторону руль с усилителем.

Внешне Thunderbird также выглядел совсем по-другому, и его радикальный дизайн задавал моду конца 60-х гг. Спереди выделялась широкая овальная решётка радиатора "fishmouth" с клетчатой текстурой, похожая на носовой воздухозаборник истребителя F-100 Super Sabre. За ней скрывались сдвоенные круглые фары, а сверху её украшал логотип птицы. Кузов традиционной формы с длинным капотом и коротким багажником получил борта в стиле фюзеляжа с изогнутыми задними крыльями. Сзади сохранилась рельефная крышка багажника, но фонари соединились в петлю на всю ширину кузова с последовательными сигналами поворота. Наполовину интегрированные бамперы соединялись между собой хромированными боковыми молдингами. Landau Sedan представлял собой 4-дверный хардтоп с открывающимися в разные стороны дверями (задние двери "самоубийственного" типа крепились со стороны задних крыльев и срезали часть широких задних стоек). В салоне Thunderbird имел ковшеобразные регулируемые передние сиденья, полукруглый задний диван, отделку из кожи и деревянного шпона, вогнутую приборную панель с четырьмя круглыми датчиками и большую консоль с сигнальными лампами низкого уровня топлива, открытых дверей и непристёгнутых ремней безопасности.

В 1967 г. было продано 77976 ед. Ford Thunderbird, включая 24967 седанов. В это число также входили пять эксклюзивных автомобилей Apollo Landau Coupe, построенных для рекламы и выставленных в магазинах фирмы Abercrombie & Fitch. Все они были окрашены в синий металлик и оснащались радиотелефоном, телевизором Philco, откидными столиками в спинках сидений и лампами для чтения. В 1968 г. Thunderbird получил незначительные внешние изменения, направленные на удовлетворение федеральных норм безопасности. Покупатели теперь могли выбирать между раздельными ковшеобразными сиденьями и трёхместным диваном. В 1969 г. в списке опций появился люк с электроприводом. Объём продаж составил 64391 ед. в 1968 г. и 49272 ед. в 1969 г. 

В 1970 г. по инициативе нового президента Симона Кнудсена компания Ford провела рестайлинг пятого поколения модели Thunderbird. Теперь её главным стилистическим признаком стал характерный "клюв", состоявший из треугольных выступов капота и переднего бампера. Соответственно решётка радиатора с горизонтальными линиями получила V-образный изгиб, а сдвоенные открытые фары теперь располагались в отдельных блоках. Профиль кузова не изменился, но автомобиль выглядел более приземистым благодаря низкой крыше полу-фастбэк и уменьшённому дорожному просвету. Купе Landau в 1970 г. отличалось от хардтопа только виниловой крышей аналогичной формы, хотя в 1971 г. ей был возвращён прежний формальный вид. Седаны продавались плохо, поэтому в 1971 г. предлагались последний раз.

Ford Thunderbird 1970-1971 гг. оснащался 7-литровым двигателем V8 429 мощностью 360 л.с. и 3-ступенчатой автоматической коробкой передач. Единственным механическим нововведением были радиальные шины Goodrich и настроенная под них подвеска. Новый дизайн продержался недолго: в сентябре 1969 г. Генри Форд II уволил Кнудсена после его конфликта с Ли Якоккой. В 1970 и 1971 гг. было продано соответственно 50364 и 36055 ед. Thunderbird.