A introdução de uma versão S para o Cayenne não foi uma surpresa, mas a introdução de uma versão S-Diesel para o maior SUV da Porsche foi, de alguma forma, inesperada.
Em 2012, os principais concorrentes alemães no mercado do Cayenne foram o BMW X5 e o Mercedes-Benz ML-Class. Ambos ofereciam potentes motores diesel, o motor de eleição dos clientes europeus. Mas a Porsche não poderia ficar muito atrás deles e, a partir de 2012, ofereceu uma versão S para o diesel.

A segunda geração veio com uma carroceria mais leve e um novo estilo para a frente, que lembrava o Panamera. O capô também era semelhante ao sedã Porsche de 4 portas. Nos para-lamas dianteiros, foi instalado o emblema cromado “diesel”. Na traseira, o Cayenne S Diesel apresentava o mesmo emblema do Cayenne S da versão a gasolina. Os dois escapamentos largos na traseira e o spoiler de teto melhoraram o visual dinâmico.

O interior foi equipado com as mesmas comodidades do Cayenne S. Foi inspirado na gama Panamera. Ele carregava o volante e os botões da versão S a gasolina. A pilha central apresentava uma unidade PCM com um sistema de navegação instalado como padrão.

O motor diesel twin-turbo oferecia quase 100 cv a mais que o BMW X5 4.0d e 158 cv a mais que o Cayenne Diesel regular. Foi o diesel Porsche mais potente de todos os tempos, oferecendo 482 cv. A transmissão padrão era a Tiptronic de 8 velocidades que envia a potência em todos os cantos através do PTM (Porsche Traction Management). O pacote off-road oferecia diferenciais de travamento, mas a suspensão a ar não era um ajuste padrão.