Im Jahr 1968 wurde der Hub des Small-Block-Ford (mit 289 cu in Hubraum) von 2,87 Zoll (72,9 mm) auf 3 Zoll (76,2 mm) erhöht, damit hatte der Motor nun einen Gesamthubraum von 4.942 cm³ (4,9 l; 301,6 cu in). Die gebräuchlichste Form dieses Motors verwendete einen Zweizylinder-Vergaser, zunächst mit einer Verdichtung von 9,5:1. Es verfügte über Hydrostößel und hatte eine Bruttoleistung von 220 PS (164 kW) bei 4.600 U/min und 407 Nm (SAE brutto) bei 2.600 U/min. Optional war eine Vierzylinder-Vergaser, durch den der Motor 230 PS (172 kW) bei 4.800 U/min erhältlich. Der Motor "302" wurde von 1968 bis 1978 in Windsor hergestellt.
Im Jahr 1970 wurde die Herstellung des Motors "302" von Windsor/Ontario, nach Cleveland/Ohio, verlegt. Mit dem Umzug gingen die meisten Veränderungen einher, die ihn für den Rest seiner Lebensdauer prägten. Dabei handelte es sich um längere Ventilschäfte mit rotierenden Ventilkappen, flaschenhalsartige Kipphebelbolzen für eine positive Anschlagmutteranordnung und eine längere Stößelstange zur Korrektur der Ventiltriebgeometrie. Die vom "351" Cleveland übernommene Wasserpumpe ermöglichte mit einigen geringfügigen Änderungen am Guss die Verwendung eines linken Wassereinlasses. Dies verbesserte die Wasserzirkulation im Kühler in Richtung einer stärkeren Querströmung. Diese Änderung machte auch eine Änderung des Harmonic-Dämpfers erforderlich, um die Steuermarkierungen auf die andere Seite des vorderen Steuergehäusedeckels zu verschieben, und einen Wechsel zu vier statt nur drei Schrauben, die die Kurbelriemenscheibe halten.
Die Emissionsvorschriften führten 1972 zu einer schrittweisen Reduzierung des Verdichtungsverhältnisses des "302", mit einem Zweizylinder-Vergaser auf 9,0:1, wodurch die SAE-Bruttoleistung auf 210 PS (157 kW) sank. In diesem Jahr begannen US-Automobilhersteller, die PS-Angaben in SAE-Nettobewertungen anzugeben. Der Motor "302" hatte mit einem Zweizylinder-Vergaser hatte er eine Nettoleistung von 140 PS (104 kW). Bis 1975 sank die Leistung bei einigen Modellen auf bis zu 122 PS (91 kW). Bis zum Aufkommen der Kraftstoffeinspritzung in den 1980er Jahren stieg die Nettoleistung nicht über 210 PS (157 kW). Ab dem Modelljahr 1978 wurde der Motor "302" allgemein als 5,0-Liter-Motor bekannt, obwohl sein metrischer Hubraum 4.942 cm³ (4,9 l; 301,6 cu in) beträgt. Trotz der Verwendung durch Ford, bezeichnete "Car and Driver" den Motor "302" als 4,9-Liter-Motor. Andere Bezeichnungen dafür waren „5-Oh“, „5-Point-Oh“ und „5 Liter“. Die Drosselklappen-Kraftstoffeinspritzung wurde 1980 beim Lincoln Continental verfügbar und wurde bei allen Nicht-H.O.-Modellen zum Standard. 5.0-Motoren für 1983. Für das Modelljahr 1986 ersetzte Ford das Drosselklappensystem durch eine sequentielle Mehrkanal-Kraftstoffeinspritzung, erkennbar am großen Einlass mit einem „EFI 5.0“-Emblem oben. Varianten des Motors blieben bis Mitte der 1990er Jahre in Pkw und leichten Lkw von Ford und bis 2001 in SUVs im Einsatz.
Die Motorblöcke aus den Baujahren von 1969 bis 1974 gelten als die stabilsten von allen aus der gesamten SBF-Baureihe (Small-Block-Ford). Rollennockenwellen-Heber wurden 1994 in diesem Motor eingeführt.
3,98 Zoll (101,09 mm)4 Zoll (101,6 mm)15. September 1991 – August 20113 Zoll (76,2 mm)4 Zoll (101,6 mm)45,0 mm (1,773 Zoll)36,6 mm (1,442 Zoll)3,5 Zoll (88,9 mm)4 Zoll (101,6 mm)97–135 kW (132–184 PS)280 cuin (4,6 Liter)142–160 kW (193–218 PS)280 cuin (4,6 Liter)149–160 kW (203–218 PS)280 cuin (4,6 Liter)151–156 kW (205–212 PS)1700 kg280 cuin (4,6 Liter)165–176 kW (224–239 PS)360 Nm1840 kg