В 1915 году Cadillac впервые начал серийное производство V8 как в Америке, так и во всем мире. И хотя на протяжении многих лет проводились постоянные обновления, включая съемные головки блока цилиндров в 1918 году и революционный коленчатый вал с поперечным расположением шатунов в 1924 году, к 1930-м годам оригинальный V8 нуждался в замене. V8 Cadillac 1936 года сохранил угол наклона блока цилиндров в 90 градусов и нижнеклапаную компоновку, как у оригинала, но со всех остальных сторон он был совершенно новым.
В двигателе V8 1915 года использовались чугунные цилиндры, прикрепленные болтами к литому алюминиевому картеру. Тогда это казалось логичным, но к 30-м годам такой способ сборки двигателя стал дорогим и сложным. Двигатель V8 1936 года стал первым моноблочным двигателем Cadillac, у которого картер и восемь цилиндров были отлиты в одном цельном куске серого чугуна — более жестким, прочным и менее затратным в производстве.
В новом двигателе также отказались от шатунов вилкообразной формы, как в оригинальной модели, и использовали более традиционные шатуны, расположенные бок о бок и опирающиеся на общие шейки коленчатого вала. Для соответствия измененной компоновке правый блок цилиндров был смещен вперед на ширину одного шатуна. Коленчатый вал по-прежнему опирался на три коренных подшипника и шесть противовесов, но коренные и шатунные шейки были увеличены, а система смазки модернизирована.
Поскольку и Cadillac 1936 года, и Ford V8, представленный в 1932 году, являются моноблочными V8, сравнения неизбежны, но, помимо основных компоновочных решений, это были совершенно разные двигатели. Ford V8 был разработан с учетом низкой стоимости и скорости производства, в то время как в Cadillac приоритетами были бесшумность, плавность работы и мощность. В результате Cadillac был намного больше и тяжелее. В собранном виде Cadillac V8 весил почти 400 кг, по сравнению с менее чем 250 кг у Ford - веская причина, по которой, в отличие от Ford V8, Cadillac редко появлялся на авто соревнованиях.
Двигатель Cadillac V8 также включал в себя ряд премиальных функций для ценителей автомобилей класса люкс. К ним относятся гидравлические толкатели клапанов — усовершенствование, впервые появившееся на двигателе Cadillac V16 1930 года, — снижающее шум двигателя и устраняющее необходимость в периодической регулировке. Кроме того, в маховике был установлен демпфер для уменьшения крутильных колебаний. Естественно, эти дорогие дополнения стали возможны благодаря стартовой цене Cadillac в 1936 году, которая составляла 1645 долларов — более чем в три раза дороже, чем новый двигатель Ford V8.
В 1936 году новый двигатель предлагался в двух вариантах. Двигатели серии 60 имели объем 5,3 литра, и развивали мощность 125 л.с. при 3500 об/мин. Более дорогая серия 75 использовала тот же ход поршня, но другой диаметр цилиндра, что давало объем 5,7 литра и мощность 135 л.с. при 3400 об/мин; оба двигателя имели степень сжатия 6,25:1. После 1940 более слабая версия была снята с производства, как и второе поколение V16, поэтому с 1941 по 1948 год все Cadillac оснащались одним и тем же надежным двигателем V8 на 5.7 литра.
Хотя двигатель Cadillac V8 "346", как его стали называть, так и не получил такой же известности, как некоторые другие двигатели Cadillac, он оказался одним из самых успешных и надежных силовых агрегатов подразделения GM. Этот двигатель даже принимал участие в боевых действиях во Второй мировой войне: два двигателя Cadillac V8 устанавливались на танки M5 Stuart и M24 Chaffee, использовавшиеся для поддержки пехоты. В серийных автомобилях он был заменен только в 1949 году с появлением короткоходного, верхнеклапанного двигателя Cadillac V8.