Le Shah de Perse Reza Pahlavi a contribué à faire démarrer le projet. 1957 a été une année charnière durant laquelle Maserati a largement dominé les compétitions de courses de sport avec la puissante 450S propulsée par un V8, tout en lançant la production du coupé 3500 GT six cylindres. Le Shah Reza Pahlavi voulait un mélange extrême des deux en associant le châssis de la voiture de tourisme au moteur de la voiture de course. Les travaux ont pu être menés à bien, bien que le châssis et le moteur aient été tous les deux modifiés pour assurer que la voiture respecterait les standards élevés de la marque en termes de raffinement, de conduite et de fiabilité.

Pour les deux premières 5000 GT construites en 1959, le moteur de compétition était augmenté de 4,5 à 4,9 litres, mais pour le reste il était inchangé et conservait quatre arbres à cames en tête entraînés par pignons et la lubrification à carter sec. Alimenté par quatre carburateurs et avec un allumage double, il développait une puissance de 345 à 350 ch à 6 000 tr/min. Une version plus raffinée du V8 est apparue au Salon de l’Automobile de Genève au printemps 1960 avec des arbres à cames commandés par chaîne plus silencieux et une lubrification à carter humide. Tout en conservant une cylindrée similaire, l’alésage a été réduit et la course a été allongée via un nouveau vilebrequin pour assurer une meilleure répartition de couple à travers les régimes. Cette version produite en série développait 330 ch. L’injection de carburant indirecte Lucas est devenue disponible en 1961. La dernière amélioration majeure dans la transmission a eu lieu en 1963 avec l’adoption d’une boîte cinq vitesses complètement synchronisée ZF.

La vitesse de pointe de la voiture a varié entre 248 et 272 km/h selon le réglage du moteur, la boîte de vitesses, le rapport de transmission final et la ligne de la carrosserie. La carrosserie de la voiture du Shah a été réalisée par Touring à Milan et sept autres carrossiers ont réalisé différentes carrosseries de coupé sur le prestigieux châssis. Le design d’Allemano constituait l’offre « standard » étant donné que 22 voitures en ont été équipées. En 1960, Giovanni Agnelli a acheté une 5000 GT unique avec une carrosserie de Pinin Farina, alors que deux ans plus tard l’Aga Khan a acheté une 5000GT avec une carrosserie Frua stupéfiante (Voir One-offs et Concept Cars pour les détails des autres versions).