Cayenne için bir S versiyonunun piyasaya sürülmesi sürpriz değildi, ancak en büyük Porsche SUV için bir S-Diesel versiyonunun piyasaya sürülmesi bir şekilde beklenmedikti.
2012’de Cayenne için pazardaki başlıca Alman rakipler BMW X5 ve Mercedes-Benz ML-Serisiydi. Her ikisi de Avrupalı müşterilerin tercihi olan güçlü dizel motorları sundu. Ancak Porsche onların çok gerisinde kalamadı ve 2012’den itibaren dizel için bir S versiyonu sundu.

İkinci nesil, Panamera’yı andıran daha hafif bir gövde ve ön cephe için yeni bir stil ile geldi. Kaput da 4 kapılı Porsche sedanına benziyordu. Ön çamurluklara “dizel” krom rozet takıldı. Arkada, Cayenne S Diesel, benzinli versiyonuyla aynı Cayenne S armasına sahipti. Arkadaki iki geniş egzoz ve tavan spoyleri dinamik görünümü güçlendirdi.

İç mekan, Cayenne S ile aynı olanaklarla donatıldı. Panamera serisinden ilham alındı. Direksiyon simidini ve S benzinli versiyondaki düğmeleri taşıdı. Merkez yığını, standart olarak takılan bir navigasyon sistemine sahip bir PCM ünitesine sahipti.

Çift turbo dizel motor, BMW X5 4.0d’den neredeyse 100 hp ve normal Cayenne Diesel’den 158 hp daha fazla güç sunuyordu. 482 beygir gücü ile şimdiye kadarki en güçlü Porsche dizeliydi. Standart şanzıman, gücü PTM (Porsche Traction Management) aracılığıyla tüm köşelere gönderen 8 ileri Tiptronic idi. Off-road paketi kilitli diferansiyeller sunuyordu, ancak hava süspansiyonu standart bir uyum değildi.