Появление версии S для Cayenne не стало неожиданностью, но появление версии S-Diesel для самого большого внедорожника Porsche было несколько неожиданным.
В 2012 году основными немецкими конкурентами Cayenne на рынке были BMW X5 и Mercedes-Benz ML-Class. Оба они предлагали мощные дизельные двигатели, предпочтительные двигатели для европейских клиентов. Но Porsche не мог слишком от них отставать и, начиная с 2012 года, предлагал дизельную версию S.

Второе поколение пришло с более легким кузовом и новым стилем передней части, напоминавшим Panamera. Капот также был похож на 4-дверный седан Porsche. На передние крылья установили хромированный значок «дизель». Сзади Cayenne S Diesel имел тот же значок Cayenne S, что и его бензиновая версия. Два широких выхлопа сзади и спойлер на крыше усиливали динамичный вид.

Интерьер был оснащен теми же удобствами, что и Cayenne S. Он был вдохновлен модельным рядом Panamera. Он перенес рулевое колесо и кнопки от бензиновой версии S. На центральной консоли в стандартной комплектации был установлен блок PCM с навигационной системой.

Дизельный двигатель с двойным турбонаддувом выдавал почти на 100 л.с. больше, чем у BMW X5 4.0d, и на 158 л.с. больше, чем у обычного Cayenne Diesel. Это был самый мощный дизельный двигатель Porsche мощностью 482 л.с. Стандартной трансмиссией была 8-ступенчатая Tiptronic, которая передала мощность на всех поворотах через PTM (Porsche Traction Management). Пакет для бездорожья предлагал блокировку дифференциалов, но пневматическая подвеска не подходила стандартно.