Кэрролл Шелби всегда был в восторге от идеи относительно недорогого спортивного автомобиля, на котором можно в будни ездить по городу, а в выходные выезжать на гоночную трассу. Для этих целей идеально подходил "пони-кар" Ford Mustang, завоевавший бешеную популярность с момента своего появления в 1964 г. Шелби оставалось только сделать из серийного фастбэка настоящую гоночную машину, о чём его попросил создатель Mustang Ли Якокка, предвидевший успех дорожного спорткара со значками Cobra. В результате компании Ford и Shelby American договорились о поставке части Мустангов, оснащённых моторами V8 289 и окрашенных в белый цвет, из завода Ford в Сан-Хосе в мастерскую Шелби в Венис-Бич (Калифорния), где доработкой автомобилей занимались инженеры Чак Кэнтвелл, Кен Майлс и Питер Брок.

Для омологации SCCA Шелби нужно было выпустить 100 серийных Mustang GT350, но модификация пользовалась спросом, и в первый год было продано более 500 единиц. Все они окрашивались в белый цвет с боковыми синими полосками; некоторые экземпляры также получили две широких полосы, проходившие через капот, крышу, багажник и бамперы (дилеры самостоятельно добавляли такие полосы по просьбе клиентов, поэтому сейчас трудно найти GT350 без них). Внешне Shelby Mustang GT350 отличался от обычного Мустанга упрощённой сеточной решёткой радиатора, капотом из стекловолокна с функциональным воздухозаборником, двумя выведенными сбоку выхлопными трубами и предложенными за дополнительную плату 15-дюймовыми легкосплавными дисками Cragar.

Под капотом Shelby GT350 устанавливался такой же двигатель, как на Shelby Cobra Mk II, объёмом 4727 см3 и мощностью 285 л.с. вместо стандартных 271 л.с. Это достигалось за счёт повышенной степени сжатия, 4-камерного карбюратора Holley и пересмотренной клапанной системы, на крышке которой имелась надпись "Cobra". Машина также была оснащена 4-ступенчатой механической коробкой передач Borg-Warner T-10, самоблокирующимся дифференциалом Detroit Locker, передними дисковыми тормозами Kelsey-Hayes, задним мостом на листовых рессорах от Ford Galaxie и усиленной передней подвеской на витых пружинах с поперечными рычагами, амортизаторами Koni и стабилизатором поперечной устойчивости. Для снижения веса на месте задних сидений располагалось запасное колесо, а на некоторых экземплярах аккумулятор находился в багажнике. В салоне были добавлены тахометр и датчик давления масла в центре приборной панели, трёхспицевый деревянный руль со значком Cobra и широкие ремни безопасности, как в самолёте.

Shelby Mustang GT350 создавался для того, чтобы победить Corvette на трассах американского чемпионата SCCA, и ему это удалось. После выпуска 100 дорожных машин доступ к соревнованиям был открыт. В 1965 г. модифицированный Shelby GT350R выиграл 4 из 5 гонок серии B-Production, и доминировал в этом классе следующие два года. В общей сложности фирма Shelby American построила 36 экземпляров GT350R, все белого цвета с синими полосами.

При разработке гоночной версии прежде всего требовалось максимально снизить вес, поэтому автомобиль лишился бамперов, звукоизоляции и обогревателя, а боковые и заднее окна были сделаны из оргстекла. Спереди появился дополнительный воздухозаборник под решёткой радиатора и фронтальная панель из стеклопластика. Двигатель с переработанными впускным и выпускным коллекторами выдавал 350 л.с.

В 1966 г. Shelby Mustang GT350 стал более практичным и комфортабельным, но утратил часть своего гоночного потенциала. В продаже появились машины синего, красного, зелёного и чёрного цвета, а в список опций вошли складывающиеся задние сиденья и автоматическая коробка передач SelectShift. За дополнительные $670 предлагалась редкая версия с нагнетателем Paxton, мощностью 440 л.с. Блок цилиндров теперь окрашивался в синий цвет, как на стандартных двигателях Ford. Внешне автомобили 1966 г.в. можно отличить по боковым воздухозаборникам для охлаждения задних тормозов, двум выхлопным трубам сзади, акриловым окошкам в задних стойках, заменившим вентиляционные жалюзи, и центральной крышке бензобака с эмблемой Cobra. Продажи Shelby GT350 увеличились до 2378 единиц, включая ранние 252 машины с кузовом 1965 г., четыре кабриолета и 1003 экземпляра, заказанные компанией Hertz.

В 1966 г. Кэрролл Шелби заключил выгодную сделку с компанией Hertz, которая специализировалась на прокате автомобилей. Автопарк Hertz пополнили 1000 новых Shelby Mustang GT350 с золотыми полосками на кузове. Первые 85 из них имели 4-ступенчатую механическую коробку передач и предназначались для гонок, а следующие 800, окрашенные в чёрный цвет, оснащались автоматической трансмиссией. Эти машины рекламировались как "Rent-A-Racer" и сдавались в прокат всего за $35 в день. Неудивительно, что некоторые клиенты участвовали на них в соревнованиях, а затем возвращали со стёртыми шинами и следами от приваренного трубчатого каркаса. После аренды автомобили возвращались в Ford, ремонтировались и поступали в свободную продажу как Shelby GT350H.