Η νέα και πιο ισχυρή Cadillac παραγωγής από ποτέ, η CTS-V με την «κτηνώδη» απόδοση των 649 ίππων και 855 Nm ροπής, είναι παράλληλα πιο δυνατή από Γερμανικά ανταγωνιστικά μοντέλα (με μικρότερους όμως κινητήρες), όπως τη BMW M5 Competition Package των 560 ίππων, τη Mercedes E 63 AMG S των 585 ίππων και το Audi RS 6 των 560 ίππων.
Για την κίνηση της κορυφαίας CadillacCTS-V φροντίζει το V8 υπερτροφοδοτούμενο μηχανικό σύνολο των 6.2 λτ., το οποίο συνδυάζεται με 8τάχυτο αυτόματο κιβώτιο και launch control, επιταχύνοντας το μεγάλο αμάξωμα στα 0-60 μ.α.ω. (0-96 χλμ./ώρα) σε μόλις 3,7 δευτερόλεπτα και με την τελική ταχύτητα να φτάνει τα 320 χλμ./ώρα.
Πολλές βελτιώσεις έχουν στο πλαίσιο με την ενισχυμένη κατά 25% στρεπτική ακαμψία και στις αναρτήσεις και στα φρένα του πανίσχυρου μεγάλου σεντάν. Για τη βελτίωση της οδικής συμπεριφοράς έχουν πλατύνει τα μετατρόχια εμπρός – πίσω, έχουν τοποθετηθεί νέα αμορτισέρ και ελατήρια στον εμπρός άξονα με τα Γόνατα ΜακΦέρσον και πίσω στον πολλαπλών συνδέσμων, το τιμόνι έγινε πιο άμεσο και με καλύτερη αίσθηση και τοποθετήθηκε ηλεκτρονικό διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης. Επίσης, η ρυθμιζόμενη ανάρτηση Magnetic Ride Control περιλαμβάνει τις επιλογές Tour, Sport, Track και Snow, ανάλογα με τις συνθήκες και τις ορέξεις του οδηγού. Για την επιβράδυνση τοποθετήθηκαν φρένα Brembo με δίσκους διαμέτρου 390 χλστ. εμπρός και 365 χλστ. πίσω, με 6πίστονα και 4πίστονα έμβολα αντίστοιχα.
Απαραίτητες αλλαγές έχουν γίνει και στο αμάξωμα με την πιο επιθετική και μυώδη εμφάνιση, στο οποίο έχουν τοποθετηθεί διακριτικά αεροδυναμικά βοηθήματα από ανθρακόνημα (πακέτο Carbon Fiber), πλατύτερα φτερά για να χωρέσουν οι ζάντες των 19 ιντσών, νέοι προφυλακτήρες, ανασχεδιασμένη μάσκα και καπό από ανθρακόνημα.
Αντίστοιχα στο πολυτελές εσωτερικό υπάρχουν σπορτίφ στοιχεία που τονίζουν το δυναμικό ύφος του αυτοκινήτου, όπως είναι τα τύπου μπάκετ εμπρός καθίσματα της Recaro με ειδική επένδυση microfiber, το ταμπλό και επιμέρους επιφάνειες είναι επενδυμένες με δέρμα και κίτρινες ραφές, ενώ κίτρινης απόχρωσης ένθετα ανθρακονήματος υπάρχουν σε ταμπλό και πόρτες.