第三代2005年8月25日正式在日本发布，采用NC平台，舍弃了前两代前后轮均采用的双叉臂独立悬挂系统，改为前轮采用双叉臂独立悬挂、后轮多连杆独立悬挂。在使用了新型车架与部分零件轻量化的情况下，虽然车身尺寸比前一代大（车长增加20mm、车宽增加40mm、车高增加20mm、轴距也拉长了65mm）、搭载了更多配备（如TCS循迹控制系统、ESC电子稳定控制系统等），但难能可贵的是总重量只比前代车款多出10Kg。而在车身刚性方面，强度加强了22%，抗扭曲性提高了47%。第三代MX-5同样达到了近乎50:50的车身配重比例。
动力方面，马自达提供两款全新的MZR引擎：1.8L L8-VE型专供欧洲市场使用，2.0L LF-VE型则是全球市场共用。由于搭载可变气门正时系统，1.8L车型的最大马力为126ps，最大扭力为17.0kg·m；而2.0L车型的最大马力为170ps，最大扭力则为19.3kg·m。变速系统则有三种可供选择：五速、六速手动及六速手自一体加方向盘换挡拨片，这是马自达旗下首次搭配六速自动变速系统的车型。
第三代MX-5初期采用手动开篷的软顶，2006年7月18日发布的改款改用三片式收缩的电动硬顶，电动折叠或开启的速度约为12秒。
2008年12月9日发布新的改款，车头进气部位改为马自达家族的五角盾造型，大灯与雾灯的造型也改变。车内则包括金属边框的圆型仪表、金属边框的空调出风口、中控台金属饰板、可拆式置杯架、iPod专用界面、AUX-in界面、Recaro桶形赛车座椅（限定地区）、Bose高级音响系统、12V电源插座等。此外，还有蓝牙系统和五档调整的加热座椅可供选配。原引擎曲轴改为锻造，使得最大马力之转速达7,500rpm、最大扭力转速达7,000rpm。
