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O motor V8 4.5 litros com dois turbocompressores e dois intercoolers da versão Turbo, graças a modificações em seu gerenciamento e no sistema de escapamento, ficou 10% mais potente: pulou de 500 para 550, com torque máximo de 76,5 kgfm. Assim, o Cayenne Turbo S acelera de 0 a 100 km/h em 4,8 segundos e atinge 280 km/h de velocidade máxima.
Como no Turbo, o Turbo S traz câmbio automático Tiptronic de seis marchas e suspensão pneumática com amortecedores de dureza variável (PASM- Porsche Active Suspension Management). Só ele, contudo, traz de série o PDCC, Porsche Dynamic Chasis Control, sistema que controla as oscilações da carroceria em curvas, acelerações e desacelerações.
O Cayenne Turbo S pode ser identificado pelas rodas de 21 polegadas, alargadores de pára-lamas de entradas de ar pintadas na cor da carroceria e pelo escapamento com dois pares de saídas. Assim como as demais versões com motor V8 (S, GTS e Turbo), pode receber discos de cerâmica. No interior, toda a linha tem opção de navegador com tela por toque e disco rígido.