Nissan GT-R NISMO jest wyczynowym samochodem wyścigowym z homologacją drogową. Źródło napędu stanowi silnik benzynowy V6 o pojemności 3,8 litra, który zyskał 30-konny zastrzyk mocy (generuje 600 KM i 652 Nm). Silnik wyposażono w dwie turbosprężarki o dużej przepustowości i średnicy – takie same, jak w samochodach startujących w wyścigach klasy GT3. Moc jest przenoszona na wszystkie cztery koła przez sześciobiegową dwusprzęgłową przekładnię sterowaną łopatkami przy kierownicy.
Tak jak standardowy model, GT-R NISMO ma odświeżony przód z nowym zderzakiem, który w tym przypadku jest w całości wykonany z włókna węglowego. Powiększono również kratę wlotu powietrza w celu poprawy chłodzenia wysilonego silnika. Poza tym popracowano nad aerodynamiką. Uzyskano większą całkowitą siłę dociskową, więc japońskie coupe charakteryzuje się lepszą stabilnością przy dużych prędkościach. Samochód również lepiej wyważono, co w połaczeniu z dopracowanym zawieszeniem przekłada się na jeszcze szybsze pokonywanie zakrętów.
Zmiany widać także we wnętrzu. Zmodyfikowaną deskę rozdzielczą, kierownicę i środkowy podłokietnik pokryto Alcantarą. Kubełkowe fotele Recaro z włókna węglowego, pokryte skórzaną tapicerką ze wstawkami z czerwonej Alcantary, są dostępne wyłącznie w wersji NISMO.