Zwei weiterentwickelte Ladeluftkühler mit höherem Wirkungsgrad, ein um bis zu 0,2 bar höherer Ladedruck und die entsprechend angepasste Motorsteuerung verleihen dem 4,5 Liter großen Achtzylinder-Biturbomotor von Porsche ein Leistungsplus: Mit 383 kW (521 PS) bei 5.500 Umdrehungen pro Minute liegt die Nennleistung des neuen Porsche Cayenne Turbo S um 52 Kilowatt oder 71 PS über der des Cayenne Turbo. Das Maximum von 720 Newtonmetern Drehmoment gibt der S-Motor zwischen 2.750 U/min und 3.750 U/min ab. Damit gewinnt das neue Modell exakt 100 Newtonmeter an Kraft hinzu. Mit diesen Werten ist der neue Cayenne Turbo S das nach dem Carrera GT zweitstärkste jemals gebaute Straßenfahrzeug von Porsche.
Der Cayenne Turbo S beschleunigt in 5,2 Sekunden von 0 auf 100 km/h und erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 270 km/h. Auch ein Überholen aus mittlerer Geschwindigkeit absolviert das Fahrzeug laut Porsche absolut souverän: Um aus Tempo 80 auf 120 km/h zu beschleunigen, benötigt das neue Cayenne-Spitzenmodell im fünften Gang gerade einmal 5,4 Sekunden. Mit dem permanenten Vierrad-Antrieb bietet der Cayenne laut Porsche optimale Voraussetzungen, um das sehr hohe Drehmoment des neuen Turbomotors sicher und möglichst verlustarm auf die Straße zu übertragen. Die Kraftverteilung regelt das Porsche Traction Management (PTM), das im Grundmodus 62 Prozent der Kraft an die Hinterräder weitergibt, die anderen 38 Prozent an die Vorderräder. Das System ist jedoch in der Lage, über Sensoren zu erkennen, wann eine andere Kraftverteilung fahrdynamisch vorteilhafter ist und stellt diese unmittelbar ein. Damit wird auch bei Fahrmanövern wie Spurwechsel bei hohem Tempo oder verhaltener Fahrt auf glattem Untergrund für eine sehr hohe aktive Sicherheit gesorgt. Gleichzeitig garantiert es die hervorragenden Traktionseigenschaften jedes Cayenne-Modells in schwierigem Gelände. So kann bei Bedarf die Längssperre sowie gegebenenfalls die optionale Hinterachs-Quersperre zugeschaltet werden.
Das Fahrwerk des Cayenne Turbo S umfasst alle Regelsysteme, die für den Einsatz in einem geländegängigen Hochleistungsfahrzeug sinnvoll sind: Die Federung übernimmt eine einstellbare Luftfederung mit integrierter Niveauregulierung, die unter anderem im Hochgeschwindigkeitsbereich für eine zweistufige Absenkung der Karosserie gegenüber dem Normalniveau sorgt. Für die Dämpfung ist mit dem Porsche Active Suspension Management (PASM) ein System zuständig, das die Dämpfkraft kontinuierlich regelt sowie Wank- und Nickbewegungen des Fahrzeuges reduziert.
Die Porsche-Ingenieure vergrößerten die Bremsscheiben von 350 auf 380 Millimeter Durchmesser vorn und von 330 auf 358 Millimeter hinten. Darüber hinaus setzten sie einen weiterentwickelten Scheibentyp ein, der durch eine optimierte Kühlluftführung rund zehn Prozent mehr Wärme abführen kann.
Die neue Bremsanlage erfordert den Einsatz von mindestens 19 Zoll großen Rädern. Diese Felgengröße ist vor allem für den Einsatz von Winterreifen vorgesehen und kann auf Wunsch beim Porsche-Händler bestellt werden. Serienmäßig ist der Cayenne Turbo S mit 20 Zoll-Rädern ausgerüstet. Die Leichtbau-Aluminiumräder tragen Reifen der Größe 275/40, die speziell für den Cayenne entwickelt wurden und für Geschwindigkeiten bis zu 300 km/h zugelassen sind. Ein Reifendruck-Kontrollsystem gehört ebenfalls zur Serienausstattung.
Nur der Schriftzug Cayenne Turbo S auf der Heckklappe, den Einstiegsleisten und der Mittelkonsole bringt optisch zum Ausdruck, dass es sich um das neue Top-Modell der Baureihe Cayenne handelt. Dagegen entspricht die Ausstattung des Cayenne Turbo S seiner exklusiven Klasse und lässt praktisch nur noch ganz persönliche Wünsche offen. Alle Oberflächen sind weitestgehend mit Leder überzogen, die Einstellung der Vordersitze erfolgt elektrisch. Alle Sitze sind beheizbar. Die Klima-Automatik ist ebenso serienmäßig wie das Porsche Communication Management (PCM) und das Bose-Surround-Sound-System. Bi-Xenon-Scheinwerfer mit Kurvenlicht sorgen für eine ausgezeichnete Fahrbahnausleuchtung, und der Parkassistent macht auf Hindernisse vor und hinter dem Auto aufmerksam.
