В 2009 модельном году Porsche представил первую модель с дизельным двигателем — Cayenne Diesel. 6-цилиндровый V-образный дизельный двигатель развивал 240 л. с.
Благодаря топливному баку объемом 100 литров и среднему расходу 9,3 литра дизельного топлива на 100 километров модель Cayenne Diesel имела запас хода до 1000 километров.