A partir de 2008, la serie Cayenne se complementó con una variante deportiva, el Cayenne GTS. La serie Cayenne GTS contaba con un chasis diseñado especialmente para esta variante.
En 2010, se presentó el Cayenne GTS Porsche Design Edition 3, una edición especial limitada a 1000 ejemplares.
El Cayenne GTS y el Cayenne GTS Porsche Design Edition 3 contaban con un motor V8 de 4,8 litros y una potencia de 405 CV.