凯迪拉克CTS-V搭载一台6.2L机械增压V8发动机，其最大功率达到649马力，峰值扭矩为855N·m。传动系统方面，搭配一台8速自动变速箱。官方称新一代CTS-V的0-60英里/小时（约合96公里/小时）加速时间仅为3.7秒，极速可达322公里/小时。