В 2008 модельном году модельный ряд Cayenne был дополнен спортивной модификацией — Cayenne GTS. Модели Cayenne GTS оснащались специально разработанной для них ходовой частью.
В 2010 модельном году была представлена модель Cayenne GTS Porsche Design Edition 3. Эта специальная серия была выпущена ограниченным тиражом в 1000 экземпляров.
Cayenne GTS и Cayenne GTS Porsche Design Edition 3 оснащались 4,8-литровым двигателем V8 мощностью 405 л. с.