动力方面，全新凯迪拉克CTS-V可能搭载6.2升V8机械增压发动机，最大功率输出477千瓦，峰值扭矩855牛米，与之匹配为8速自动变速箱，百公里加速3.7秒，最大时速322 km/h。外观上，2016凯迪拉克CTS-V前脸更显激进，采用网状进气格栅设计与更大的进气口，配备了强悍的定风翼与碳素纤维装饰的隆起的发动机盖;尾部翼子板相当宽大，采用符合空气动力学设计的侧裙与后扰流板，换新了双边双出排气系统，配置了19英寸锻造铝制轮圈与米其林Pilot Super Sport运动型轮胎，整车装备豪华彰显霸气。
S级轿车搭载了燃油消耗经过优化的汽油发动机，从而实现了超凡驾驶乐趣与环境保护的结合。创新的梅赛德斯-奔驰发动机技术在极大提升功率输出的同时，显著降低了二氧化碳排放量和燃油消耗量，其6缸和8缸动力单元达到了严格的欧洲五号排放标准。此动力单元采用轻质材料设计而成，每缸四个气门，并配有可调凸轮轴。其结果是既提升了性能潜力，又减轻了重量。另外，6缸动力单元内的燃烧过程经过优化，降低了废气排放量和燃油消耗量。S?350 L Grand Edition 峰值扭矩为350牛顿米，最大输出功率为200千瓦 (272马力)。
