Не добившись значительных результатов в Ле-Мане с помощью Cobra 289, Кэррол Шелби решил улучшить характеристики Кобры за счёт повышения мощности. Сначала он пробовал установить на старое шасси двигатель Ford FE 390, но в ходе испытания на треке оказалось, что автомобиль совершенно неуправляемый. Тогда Шелби, вместо того, чтобы отказаться от проекта, взял самый большой двигатель Ford FE 427 и построил для него новое шасси.

Созданный для гонок NASCAR, 7-литровый V8 Ford 427 был одним из самый мощных двигателей 60-х гг. В гоночной модификации он выдавал 485 л.с., а в серийной - не менее внушительные 410 или 425 л.с. Для размещения большого блока цилиндров конструкция автомобиля была полностью переделана. Рама из стальных труб увеличенного диаметра стала в три раза прочнее, а независимая подвеска всех колёс теперь состояла из двойных поперечных рычагов, пружин и телескопических амортизаторов. Shelby Cobra 427 также имела дисковые передние и задние тормоза, реечное рулевое управление, диски Halibrand из магниевого сплава и синхронизированную 4-ступенчатую механическую коробку передач. Лёгкий алюминиевый кузов отличался от предыдущей модели расширенными колёсными арками и отсутствием решётки радиатора.

Во время подготовки к Ле-Ману 1964 г. AC Cobra 427 Coupe на британской автомагистрали M1 разогнали до 299 км/ч. Производство Cobra Mark III началось 1 января 1965 года. Шелби заказал AC 100 автомобилей, но из-за высокой стоимости к началу гоночного сезона удалось продать только 53 экземпляра. В связи с этим Кобра не прошла омологацию FIA, и доступ в Ле-Ман был закрыт. Несмотря на это, Shelby Cobra 427 успешно выступала в гонках до начала 70-х гг.

В 1967 г. финансовая ситуация вынудила Ford и Shelby прекратить импорт автомобилей из Великобритании. Всего было выпущено 316 Shelby Cobra 427, причём на некоторые машины для снижения стоимости устанавливался более дешёвый двигатель Ford 428 объёмом 6997 см3 и мощностью 355 л.с. Кроме того, компания AC до конца 1969 г. продавала в Европе родстер AC 289 на базе Shelby Cobra Mk II, а потом разработала дорожный автомобиль AC 428.

Сегодня из всех Shelby Cobra Mk III самой дорогой и редкой является модификация 427 S/C (Semi/Competition). Она представляет собой гоночную версию Cobra, которую Шелби продавал как самый быстрый дорожный автомобиль в мире. Таких машин было построено всего 31, и внешне они отличались выхлопными трубами, расположенными по бокам кузова. 

Shelby Cobra 427 S/C Super Snake (1966) - ультимативная Кобра, произведенная всего в двух экземплярах. Она оснащалась 3-ступенчатой автоматической коробкой передач и двигателем 427 с двумя механическими нагнетателями, которые обеспечивали невероятную мощность - 800 л.с. Первый автомобиль, принадлежавший лично Кэрролу Шелби, сохранился до наших дней и в 2007 г. был продан на аукционе Barrett-Jackson за $5.5 млн. Второй Super Snake, построенный для известного комика Билла Косби, упал с обрыва в Тихий океан вместе со своим вторым владельцем.