Ab dem Modelljahr 2008 wurde die Cayenne-Baureihe durch eine sportliche Variante, den Cayenne GTS, ergänzt. Die Cayenne GTS-Baureihe verfügte über ein Fahrwerk, welches speziell für diese Modellvariante entwickelt wurde.
Im Modelljahr 2010 wurde der Cayenne GTS Porsche Design Edition 3 vorgestellt. Die Sonderedition war auf 1.000 Exemplare limitiert.
Der Cayenne GTS und der Cayenne GTS Porsche Design Edition 3 leisteten mit ihrem 4,8-Liter-V8-Motor 405 PS.