第三代 Porsche Cayenne 于2017年8月29日亮相，计划于2019年上市销售。它基于 Volkswagen Group MLB 平台打造，与 Volkswagen Group 生产的多款豪华跨界 SUV 共享该平台，包括 Volkswagen Touareg、Audi Q7、Audi Q8、Bentley Bentayga 和 Lamborghini Urus。
对于这一代车型，Cayenne 不再与 Volkswagen Touareg 共享车门设计。据 Cayenne 车身产品经理 Stephan Lenschow 介绍，这使得 Porsche 能够赋予 Cayenne 更具“可乐瓶”风格的设计。Cayenne 还采用了重新设计的前端，拥有更大的进气口、引擎盖上更明显的折线以及更低的车顶线条，使其造型与 Porsche 911 更加协调。
轴距与上一代保持不变，但 Porsche 将 Cayenne 的总长度略微增加了约 63 毫米（2.5 英寸）。高度略微降低了 9 毫米（0.4 英寸），风阻系数为 0.35。
尽管长度略有增加，但第三代 Cayenne 的重量减轻了约 65 公斤（143 磅），具体取决于配置，这得益于使用了更轻的底盘。铝材被广泛应用于车辆各处，包括车门、车顶、引擎盖、后尾门以及白车身。据 Lenschow 介绍，铝与高强度钢的比例大约为 50-50。更轻的锂离子聚合物启动电池节省了 10 公斤（22 磅），也有助于其重量分配，在基础配置下，前后配重接近平衡，约为前 55%、后 45%。
第三代 Cayenne 的所有发动机选项均为涡轮增压，不再提供柴油发动机。这一代的所有 Cayenne 车型均配备经过升级的八速 Tiptronic S 变速箱，据称换挡速度比以前更快。
Porsche 提供可选的 Porsche Surface Coated Brakes (PSCB)，其由铸铁盘和 70 微米的碳化钨涂层组成。据 Porsche SUV 产品线总监 Karl Heess 介绍，与传统铁制刹车盘相比，PSCB 可将刹车粉尘减少多达 50%，并将刹车盘寿命延长多达 35%。它比铁制刹车盘更贵，但仍比陶瓷刹车选项便宜 50%。这一代的其他创新包括前后轮胎采用交错式（不同宽度）设计，以及可选的后轴转向以减小转弯半径。
2022年第一季度，Porsche 销量下降了 5%，但 Cayenne 仍是该制造商最畅销的车型。
2019年，一款车顶线条更具动感的车型 Cayenne Coupé 上市。它于2019年4月的上海车展上亮相。上市时提供两个子型号：Cayenne Coupé 和 Cayenne Turbo Coupé。
Cayenne Coupé 相较于标准车型进行了大幅改进，采用更倾斜的前挡风玻璃和更窄的 A 柱。车顶降低了 20 毫米（0.8 英寸），而新的后门板和更新的翼子板使车辆宽度增加了 18 毫米（0.7 英寸）。风阻系数为 0.34，比普通车型低 0.1。每辆 Cayenne Coupé 都标配 2.16 平方米（23.3 平方英尺）的固定玻璃全景天窗，同时可选装轮廓式碳纤维车顶。
在2017年8月推出时，Porsche 发布了第三代 Cayenne 的两个版本：基础版和 Cayenne S。Cayenne Turbo 在一个月后发布。Cayenne S 采用 EA839 2.9 升双涡轮增压 V6 发动机，与基础版相比，拥有更大的刹车盘和卡钳。
2017年9月，Porsche 将 Cayenne Turbo 加入产品线。Cayenne Turbo 在法兰克福车展上亮相，搭载双涡轮增压 4.0 升 V8 发动机，功率为 549 PS（404 kW；541 hp），扭矩为 770 N⋅m（78.5 kg⋅m；568 lb⋅ft）。Porsche 声称其 0-100 km/h（0-62 mph）加速时间为 4.1 秒，若配备 Sport Chrono 套件则为 3.9 秒，最高时速为 285 km/h（177 mph）。Porsche Surface Coated Brakes (PSCB) 为标准配置。
2018年5月，Porsche 推出了 Cayenne E-Hybrid。该车型与 Panamera 4 E-Hybrid 共享相同的插电式混合动力系统，采用 3.0 升 V6 汽油发动机和八速 Tiptronic S 自动变速箱，功率为 462 PS（340 kW；456 hp），扭矩为 700 N⋅m（71.4 kg⋅m；516 lb⋅ft）。Porsche 声称其 0-100 km/h（0-62 mph）加速时间为 5.0 秒，最高时速为 252 km/h（157 mph）。Porsche 评定其纯电续航里程为 43 公里（27 英里）。使用 230 伏连接充满 14.1 kWh 电池需要 7.8 小时，若安装可选的 7.2 kW 车载充电器则需 2.3 小时。
2019年8月，Cayenne Turbo S E-Hybrid 针对常规和 Coupé 车身样式发布。作为一款插电式混合动力车型，它采用双涡轮增压 4.0 升 V8 汽油发动机，功率为 550 PS（405 kW；542 hp），以及一台 136 PS（100 kW；134 hp）的电动机，综合总功率为 680 PS（500 kW；671 hp），扭矩为 900 N⋅m（664 lb⋅ft）。使用 14.1 kWh 锂离子电池，据称比上一代插电式混合动力 Cayenne 车型使用的电池容量增加了 30%。连接到 240 伏、50 安培电源时，充电时间据称为 2.4 小时。Porsche 声称其 0-100 km/h（0-62 mph）加速时间为 3.6 秒，最高时速为 295 km/h（183 mph）。Porsche Ceramic Composite Brakes (PCCB)、Porsche Dynamic Chassis Control (PDCC)、Porsche Torque Vectoring Plus (PTV+) 和 Sport Chrono Package 为该车型的标准配置。
2020年6月，在停产两年后，Porsche 为 2021 款车型推出了 Cayenne GTS 和 Cayenne GTS Coupé。它搭载与 Panamera GTS 共享的双涡轮增压 4.0 升 V8 发动机，功率为 460 PS（338 kW；454 hp），扭矩为 620 N⋅m（63.2 kg⋅m；457 lb⋅ft）。新车型能够在 4.8 秒内达到 100 km/h（62 mph），若使用 Performance Start（包含在可选的 Sport Chrono Package 中，Coupé 标配）则为 4.5 秒。Sport Design 套件、21 英寸 RS Spyder Design 轮毂和 Sport Exhaust 为标准配置。
2021年6月，Porsche 推出了 Cayenne Turbo GT 版本。基于 Cayenne Coupé，它采用 4.0 升双涡轮增压 V8 发动机，Porsche 声称可产生 640 PS（471 kW；631 hp）的功率，并声称 0-100 km/h（0-62 mph）加速时间为 3.3 秒。它配备 22 英寸轮毂和 Pirelli P Zero Corsa 轮胎。车身高度降低了 18 毫米（0.7 英寸），而整车高度降低了 30 毫米（1.2 英寸）。
2023年4月，Cayenne 进行了针对 2024 款车型的中期改款。显著变化包括新的仪表板布局（类似于 Taycan）、全数字 12.6 英寸仪表盘，以及针对引擎盖、前大灯、保险杠、翼子板和后备箱的轻微外观重新设计。
矩阵式 LED 大灯成为全系标配，而高清矩阵式 LED 单元为可选配置。高清矩阵式 LED 具备两个高清模块，每个大灯拥有超过 32,000 个像素，大灯单元的像素精度能够选择性地遮挡部分远光灯。
动力系统也进行了升级，基础版 3.0 升 V6 发动机的功率输出增加了 10 kW（13 hp）和 50 N⋅m（37 lbf⋅ft）的扭矩，达到 260 kW（349 hp）和 500 N⋅m（369 lbf⋅ft）。Cayenne S 重新获得了自第三代 Cayenne 发布以来失去的 V8 发动机。这是一台 4.0 升涡轮增压汽油发动机，可产生 350 kW（469 hp）和 600 N⋅m（443 lbf⋅ft）的扭矩，相比之前搭载 2.9 升双涡轮增压汽油 V6 的 Cayenne S，功率输出增加了 25 kW（34 hp），扭矩增加了 50 N⋅m（37 lbf⋅ft）。
E-Hybrid 插电式混合动力车型的电动机功率从 100 kW（134 hp）提升至 130 kW（174 hp），电池容量从之前的 64.5 MJ（17.9 kWh）增加到 93 MJ（26 kWh），在 WLTP 测试循环下提供高达 90 公里的纯电续航里程。
针对此次改款车型的底盘修订包括采用双阀门技术的改进型减震器，可分离压缩和回弹部分，Porsche 声称这将有助于在乘坐舒适性和操控性之间提供更广泛的性能范围。
2021年6月，一辆 Porsche Cayenne Turbo GT 在 Nürburgring Nordschleife 创下了 7:38:925 的圈速。该车由测试车手 Lars Kern 驾驶。
