Nachdem der Schock vorüber war und der Cayenne zum meistverkauften Porsche-Modell wurde, stellte der deutsche Autohersteller auf dem Genfer Autosalon 2010 die zweite Generation des Cayenne vor.
Mit der zweiten Generation des Cayenne zeigte sich Porsche sehr profitabel, obwohl es von 2008 bis 2010 von der Weltwirtschaftskrise hart getroffen wurde. Aber der Markt für Luxusautos ging nicht so stark zurück wie die anderen Autosegmente. So ging der Cayenne mit einer neuen Generation weiter, die sofort Aufmerksamkeit erregte. Außerdem war er auch als Diesel erhältlich.

Die Zwei-Kasten-Form mit gebogenem Rücken wurde beibehalten. Während die erste Generation viele Debatten über die Scheinwerfer auslöste, löste die zweite Generation dieses Problem, begann aber eine neue Debatte über die Rücklichter, die aussahen, als stammten sie von einem koreanischen SUV. Das Auto war etwas länger, breiter und höher als sein Vorgänger. Allen neuen Modellen gemeinsam war die neue Scheinwerfergrafik mit zusätzlichen Leuchten im Inneren, also unverkennbar Porsche.

Besonderer Blickfang im Innenraum war die nach vorne hochgezogene Mittelkonsole mit hervorstehenden Schaltern und Knöpfen, die dem Innenraum den Charakter eines echten Cockpits verlieh. In der Mitte der Mittelkonsole wurde ein 7-Zoll-Touchscreen platziert. Das Armaturenbrett sowie die Instrumententafel zeigten ein völlig neues Design und brachten die typische DNA eines Porsche zum Ausdruck, beispielsweise durch fünf kreisförmige Zifferblätter und den exakt positionierten Drehzahlmesser mitten drin.

Der V6-Dieselmotor war die gleiche Einheit, die in den anderen Modellen des Volkswagen Konzerns zu finden war. Das 3,0-Liter-Aggregat leistete 240 PS. Er war serienmäßig mit einem 8-Gang-Automatikgetriebe gekoppelt.