第一代Cayenne在保时捷内部被称为E1，起初这项开发计划由设计总监Harm Lagaay负责，但从2004年开始便由Michael Mauer接手保时捷车型的设计工作。虽然他希望大幅改进Cayenne，但在2010年正式推出第二代 (E2) Cayenne前，设计师遇到与开发第一代时相同的难题：Cayenne的车门与福斯Touareg的车门相同，这两款姊妹车型使用相同的底盘，这点大大地限制了设计弹性。
「但是第一代Cayenne在市场上大受欢迎，这让我们在开发第二代的时候，有了更多发挥创意的空间。」Mauer回忆说。
高识别度的飞跃线
这代表团队可以在不少元素上多作发挥。虽然车门保持原样，但车窗的设计变了：在车身前端，车外后视镜从窗角移到了门肩上，让整体外观看起来更动感，并为A柱腾出了新增边窗的空间。在车身后端，车窗高度拉高；车顶的扰流板向车尾延伸，长度较第一代更长；尾灯的位置调高，D柱也更加倾斜。以整体来看，整个车窗的几何形状被拉长，车顶线条、在保时捷被称为飞跃线则以更大的幅度向后方收束，呈现更优雅的弧线。
保时捷的设计师们还在内装加入许多个性化的细节。「座椅有很大的不同，」Mauer解释说。「E2的座椅高度明显比E1低许多，不论是外观上或驾驶体验都更具跑格。这是E1与E2最大的差别之一。」除此之外，E2的中控台前端加高，视觉上让座椅高度看起来相对更低，这个设计基础来自Panamera运动轿跑（2009年推出）的中控台，也逐步变成保时捷车款具识别度的设计细节之一。
同时，保时捷在第二代Cayenne上使用自己的仪表，并将转速表置中，变成今日大众所熟悉的保时捷风格。方向盘则来自经典911跑车的设计。「对于同时拥有911和Cayenne的客户来说，这个细节增强了两种车型之间的连结。」
公路上更灵活 越野时更可靠
在技术方面，保时捷在第二代Cayenne上有了不少革新。例如，第二代舍弃了第一代使用的加力箱。这个变速箱让第一代Cayenne成为当时市面上最好的越野车之一，同时也展现出保时捷的强悍性能。第二代Cayenne透过电子程式化控制，结合八速Tiptronic变速箱与保时捷循迹管理系统(PTM) 作为其全时四驱系统，除了增加在一般道路上操控的灵活性，也增进驾驶越野地形的稳定性。
此外，全新PTM系统也让前轴可以改为使用更轻的万向轴与轮轴。结合不使用分动箱的做法，保时捷光在传动系统上就将新一代Cayenne减重33公斤。
在E2的开发过程中，效率是很大的重点，多个部件也经过轻质化。车体总共减少111公斤的重量，光是挡泥板和车门就减轻了39公斤；新款尾门改以铝制成，重量相较前一代也减轻了一半；再加上Tiptronic和新引擎，整体结构轻质化让油耗数据得到显著改善。
第二代基本款Cayenne搭载新型3.6升V6引擎，输出动力300 PS (220 kW) ，并将新的六速手排变速箱作为标配，这样的组合下，该车的油耗数值在NEDC规范下小于11.2 L/100 km。如果客户选配八速Tiptronic变速箱，油耗数值可降至9.9 L/100 km 。
首款进入量产的混合动力保时捷
全新Cayenne S搭载400 PS 的4.8升V8引擎，油耗为10.5 L/100 km，比上一代降低23%。新款Cayenne Turbo也使用相同的V8汽油引擎，但输出动力高达500 PS。除了Cayenne Diesel之外，Cayenne系列中经济效益最高的车型是 380 PS的Cayenne S Hybrid，其NEDC油耗数值为8.2 L/100 km，为保时捷第一款进入批量生产的油电混合动力车。
与当时大部分的油电混合动力车竞品相比，Cayenne S Hybrid强大的并联式混合动力系统更灵活、效率也更高。Cayenne S Hybrid在纯电模式下最大时速可达60 km/h，尤以增压、动力回收和下坡滑行等机制下更显运动化跑格，提供出色的驾驶体验。因此，第二代Cayenne在整整12年前就为保时捷未来的电动化策略奠定基础，且两代Cayenne之间的各项革新也获得高度赞赏。与第一代相比，E2订购量几乎多了一倍。从2010到2017年，保时捷共交付了53万5903辆由莱比锡工厂组装的第二代Cayenne。
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