Nachdem der Schock vorüber war und der Cayenne zum meistverkauften Porsche-Modell wurde, hatte das Unternehmen den Mut, auf dem Genfer Autosalon 2010 eine mutigere, leistungsstärkere zweite Generation des Cayenne vorzustellen.
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.

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, das die typische DNA eines Porsche zum Ausdruck brachte, beispielsweise durch fünf kreisförmige Zifferblätter und den exakt positionierten Drehzahlmesser mitten drin.

Für den Motorraum installierte Porsche neue Motoren, darunter einen brandneuen V6-Kompressor mit einem Hybridmodul, das es dem Fahrzeug ermöglichte, als Elektrofahrzeug oder als zweimotoriges Fahrzeug mit voller Leistung zu fahren. Ein neues 8-Gang-Automatikgetriebe war verfügbar.