Cayenne S Diesel также является единственным кроссовером с 8-цилиндровым дизелем, который имеет систему «Старт-стоп». Как и другие Cayenne, топовая дизельная версия оснащается системой активного полного привода, а также — опционально — системой распределения крутящего момента.
Благодаря новому мотору Cayenne S Diesel может буксировать прицеп массой до 3,5 тонны, а запас хода машины, оснащенной 100-литровым топливным баком, составляет около 1200 км. Продажи Cayenne S Diesel начнутся в январе 2013 года.