Le moteur six cylindres de 170 pouces cubes était l'équipement standard jusqu'à l'automne de 1964 quand il a été remplacé par le 200 six cylindres de 1965 pour l'année-modèle. La 170 a un taux de compression de 9,1:1 et produit 105 chevaux et 156 lb-pi. de couple. Le 170 est uniquement disponible avec un carburateur à canon unique. La 170 a un alésage de 3,50 pouces et une course de 2,94 pouces.
260 pouces cubes V-8
Le moteur 260 est le plus petit des deux à huit options du moteur de cylindre pour la Mustang 1964-1/2. Le moteur a un taux de compression légère de 8.8:1 et produit 165 chevaux et 258 lb-pi. de couple. Le 260 est uniquement disponible avec un carburateur à deux corps. La 260 a un alésage de 3,80 pouces et une course de 2,87 pouces.
289 pouces cubes V-8
Trois versions du moteur 289 étaient disponibles . A 289 d'un carburateur double corps a un taux de compression de 9,3:1 et produit 200 chevaux et 282 ft-lb. de couple. Une version à carburateur quatre corps des 289 taux d'un taux de compression de 10,0:1 et produit 225 chevaux et 305 lb-pi. de couple. Une version haute performance de la 289 était équipé d'un carburateur à quatre corps. Ce moteur a un taux de compression 10.0:1 et de produit 271 chevaux et 312 lb-pi. de couple. Toutes les versions de la 289 ont un alésage de 4 pouces et une course de 2,87 pouces.