H Porsche διευρύνει τη γκάμα της Cayenne Diesel με την δυνατότερη έκδοση αυτής την S Diesel. H Cayenne S Diesel εφοδιάζεται με τoν 4,2 λίτρων κινητήρα Twin turbo, ο οποίος αποδίδει 382 ίππους και 850 Nm ροπής (από 245 ίππους και 550 Nm της 3λιτρης έκδοσης Diesel) ενώ όπως και η βασική έκδοση διαθέτει το 8τάχυτο κιβώτιο Tiptronic. Οι επιδόσεις είναι σημαντικά βελτιωμένες με τα 0-100 χλμ./ώρα από στάση να έρχονται σε 5,7 δλ. (7,6 δλ. για την Diesel) και την τελική να ανέρχεται στα 252 χλμ./ώρα (220 στην Diesel).
Η S Diesel είναι το μοναδικό αυτοκίνητο στον κόσμο που χρησιμοποιεί V8 κινητήρα και διαθέτει σύστημα start/stop το οποίο βοηθά σημαντικά στην κατανάλωσή της αφού εκείνη σε μεικτές συνθήκες ανέρχεται στα 8,3 λτ./100 χλμ. (7,2 στην Diesel), ενώ οι εκπομπές ρύπων CO2 φτάνουν στα 218 γρ./χλμ. (189 στην Diesel). Η νέα αυτή έκδοση της Cayenne θα είναι διαθέσιμη από τις αρχές του 2013 με τον εξοπλισμό φυσικά να χαρακτηρίζεται υπερπλήρης.