Diseñado bajo la supervisión de Larry Shinoda para homologar la participación de Ford en competiciones de turismos, el Boss 302 integró un bloque V8 de 4.9L (302 in³) que combinaba el túnel de admisión del motor 351 Cleveland con un cigüeñal de acero forjado y culatas de alta capacidad de flujo. Esta configuración de inducción atmosférica permitía al motor alcanzar regímenes de giro elevados, erogando una potencia oficial de 290 hp que, en pruebas dinamométricas reales, superaba ampliamente dicha cifra. La integración de una suspensión reforzada y el uso de un diferencial de deslizamiento limitado (LSD) consolidaron a este modelo como una pieza de ingeniería orientada exclusivamente al dominio dinámico en circuitos, alejándose del enfoque puramente rectilíneo de los dragsters de la época.

Concebido como una respuesta directa de ingeniería al predominio del Chevrolet Camaro Z/28, el Boss 302 funcionó como una plataforma de homologación para las carreras de la serie Trans-Am, obligando a Ford a transferir tecnologías de competición a las unidades de calle. El vehículo integró un bloque V8 de 4.9L con culatas de alto flujo y una arquitectura de válvulas optimizada para la entrega de potencia en el rango superior del tacómetro, complementada por una suspensión de tarado rígido y sistemas de frenado sobredimensionados. Esta configuración transformó el chasis convencional del Mustang en una herramienta de precisión capaz de soportar fuerzas G laterales superiores, democratizando componentes de alto rendimiento que, hasta entonces, estaban reservados exclusivamente para el uso en circuitos profesionales.

El propulsor del Boss 302 se distinguió por una fundición de bloque pequeño con aleación de alto contenido de níquel y paredes delgadas, diseñada para maximizar la rigidez estructural sin penalizar el peso total. A diferencia de las unidades convencionales, este bloque empleaba cojinetes de cigüeñal de 4 pernos y taqués sólidos, garantizando la integridad mecánica bajo las exigencias de alta compresión y regímenes de giro extendidos. La innovación más crítica fue la adopción de culatas con diseño de válvulas inclinadas, una arquitectura compartida con el futuro 351 Cleveland que permitía diámetros de válvula superiores para optimizar la eficiencia volumétrica. Esta configuración, junto con tapones de congelación roscados, transformó al motor en una planta motriz de alta resistencia, consolidando su estatus como un referente de la ingeniería de competición adaptada a la producción en serie.