凯迪拉克CTS装备的是2.0T SIDI缸内直喷涡轮增压发动机，最大功率203千瓦（276马力），参数和ATS发动机相同，但经过重新调校之后最大扭矩升至400牛·米，比ATS（353牛·米）高出很多，参数上明显压倒竞争对手，甚至有点夸张。与之搭配的还是6挡手自一体变速箱，带方向盘换挡拨片功能。
与CTS-V一样，CTS-V COUPE使用了那台6.2L V8机械增压发动机，最大功率556马力，最大扭矩更是达到了惊人的747牛米。这样的性能参数让它仅用3.9秒就能完成0-100km/h的加速，通用汽车曾称这台发动机为“凯迪拉克110年历史上最强大的发动机”，仅从数据上来看，这台发动机爆发出来的数值堪比顶级的超级跑车了。与6.2L V8发动机配合工作的是早前CTS-V上面那部6L90六速手自一体变速箱，而去年出现在鄂尔多斯赛车场的手动挡版车型，据厂商透露，由于进入国内的车型均为高配，所以，手动挡车型遗憾的只能取消了。
6.2L、V8、机械增压有了这些你还需要什么？
“总说它是性能车型，我还是看看它的发动机吧？”“先生您是要看它的发动机吗？我来帮您”，原来销售人员早已等在车外。打开发动机一颗硕大的V8发动机将整个机舱占满，而机舱中的其他部分则被护板保护了起来显得机舱非常紧凑。
“我来为您介绍一下这台发动机吧！”销售员很开始熟练的接受起这台传奇的发动机：凯迪拉克CTS-V采用全新6.2升LSA V8机械增压发动机，经过全面改进之后，动力输出提升了近35%，最大输出功率约为556hp，峰值扭矩为747Nm/3800rpm。这款发动机使用了第六代Eaton增压器，使得发动机在各种转速下都具有平稳宽广的功率范围。
既然强调性能，发动机就是最大的看点。这次试驾的3.6旗舰高性能版采用了全新的3.6升SIDI直喷发动机。功率暴涨到310马力，扭矩也增加到374N·m，而燃油直喷系统也进一步提高了燃油经济性和环保性，SIDI也是凭借这些优势获得了世界十佳发动机大奖。
与SIDI发动机配合工作的是全新的6L50六速手自一体变速箱。这台变速箱日常工作非常平顺，对油门指令也能深刻的领会，急加速时降挡反应迅速。不过作为高性能轿车，缺少方向盘换挡拨片还是让人觉得有些遗憾，美国人好像对这个东西一直不太感冒。
这次新款凯迪拉克CTS有2.8L与3.6L两种排量，而本文中介绍车型搭载的是全新的3.6升SIDI全铝双模智能直喷发动机，具有D-VVT双可变气门正时技术，保证了发动机高低转速区间都拥有强大的动力输出，而全新第三代缸内直喷技术也能够大大的提高燃烧效率，达到节油的目的。