Cayenne GTS popunjava prazninu između modela Cayenne S i Cayenne Turbo, izdvajajući se novom šasijom i komponentama ovjesa. Najveća promjena se nalazi na pogonskom sklopu, jer je prethodni Cayenne GTS koristio 3,6-litreni V6 twin-turbo, dok novi model raspolaže sa četvorolitrenim V8 twin-turbo agregatom. Nova pogonska jedinica isporučuje 460 KS pri 620 Nm okretnog momenta, što je za 20 KS i 20 Nm više od prethodnog modela. Prema Porscheu, novi GTS sa opcionalnim paketom Sport Chrono postiže „stotku“ za samo 4,5 sekundi i razvija maksimalnu brzinu od 280 km/h. Pogon na sva četiri kotača se prenosi putem Porsche Tiptronic S osmostupanjskog automatskog mjenjača. GTS posjeduje drugačiju šasiju od standardne varijante Cayenne, sa standardnim čeličnim oprugama koje vozilo spuštaju za 20 mm. Porsche Active Suspension Managment prilagodljivi amortizeri su sastavni dio opreme, kao i Porsche Torque Vectoring Plus. Ovaj sustav automatski primjenjuje pritisak kočnice pojedinačno na svaki kotač prilikom oštrog skretanja kako bi se poboljšala upravljivost vozila. Dalja unapređenja uključuju karbon-keramičke kočnice, adaptivni zračni ovjes sa tri komore, upravljanje stražnjim osovinama i Porsche Dynamic Chassis Control stabilizaciju karoserije kako bi se ukupna masa vozila mogla lakše kontrolirati.