Cayenne Turbo GT搭载的V8双涡轮增压发动机是目前保时捷动力最强劲的8缸发动机。与Cayenne Turbo相比，发动机最大输出功率提高了67 kW（90 PS），即大约16%，为其强劲性能奠定了基础。发动机的曲轴驱动、涡轮增压器、燃油直喷系统以及进气系统和中冷器系统均经过全面改进。
GT车型的8缸发动机内部采用了不同的基础部件，例如曲轴、连杆、活塞、正时链条驱动装置和扭转减振器。考虑到更高的发动机输出功率，这些部件采用了能够承受更高峰值负载和驾驶动态的设计。某些部件使用新材料进一步增强了发动机在赛道上的稳健性。全新燃油喷嘴的流速比之前提高了约10%，最大喷射压力达到250 bar。
发动机整个气流系统的设计实现了更高的输送量。更大的风冷/水冷中冷器具有更高的流通量，并且涡轮增压器配备了更大的压缩机轮。效率和功率均得到了提升，最大增压压力升高至1.6 bar。为了提高响应性和性能，较高发动机转速下的涡轮增压器预加载荷增加，因此，部分负荷和超越传动中涡轮增压器与节气门之间的增压压力储备增加。当驾驶者踩下油门踏板时，将释放这部分压力，并将其转换成瞬时扭矩输出。为了防止超过爆燃极限，发动机压缩比从10.1:1降低至9.7:1。三个附加的散热器使驾驶者能够在任何条件下不受限制地连续调用发动机动力。
专属设计：钛合金运动型排气系统
带有中置排气管的标配运动型排气系统是新车型的专属配置。车尾中央的排气管以及后消音器均采用钛合金制成。这种材料的重量远低于连接发动机的管道采用的不锈钢，并且耐腐蚀性和耐热性也更高。Cayenne Turbo GT还取消了中段消音器。整个运动型排气系统的重量相较Cayenne Turbo的排气系统减轻了约18 kg。两根排气支管相互独立，根据负载和发动机转速，每根支管中的连续可调风门使主消音器旁的旁通管全开或半开，从而媲美赛车的排气轰鸣，令Cayenne Turbo GT在声学方面更具辨识度。
经过改进的8速Tiptronic S变速箱换档速度更快、更灵敏
即使在“Normal”（标准）模式下，8速Tiptronic S变速箱的性能也与Cayenne Turbo中的自动变速箱明显不同：换档更迅捷，超越传动时的降档表现更令人兴奋。在“Sport”（运动）模式中，换档时间进一步缩短，声音反馈更加独特。“Sport Plus”（运动升级）模式专为实现最大性能而设计，提供最适合赛道的设置，在纽博格林北环赛道上开发而成。选择“Sport Plus”（运动升级）模式后，在制动过程中可以手动预选较低档位，之后，在发动机转速允许的情况下将自动接合该预选档位。
要显著提升功率和赛道驾驶动态性能，还需要对全轮驱动系统进行特殊设置。这是因为，V8 双涡轮增压发动机的瞬时功率输出可能会导致车轮更快打滑。因此，保时捷牵引力控制管理（PTM）系统的响应速度更快，并且动力分配根据赛道要求进行了优化。PTM通过可变的自适应策略来控制后桥和前桥之间的动力分配。此外，系统还持续监控车辆的驾驶情况，作为预防措施，必要时令全轮驱动系统预先加载。由于峰值负载更高，附属系统的热量限制范围也有所提高。增加的热量通过专为Cayenne Turbo GT安装的变速箱水冷却系统抵消。
