Bugatti Veyron 16.4 Super Sport 是 Bugatti Veyron 16.4 的更快、更强大的版本。产量限制为 48 台。Super Sport 的发动机功率输出提升至 1,200 PS（882 kW；1,183 hp）@ 6,400 rpm，最大扭矩为 1,500 N⋅m（1,106 lb⋅ft）@ 3,000–5,000 rpm，并配备了改进的空气动力学套件。Super Sport 的最高时速曾达到 431.072 km/h（267.856 mph），使其在发布时成为世界上最快的量产公路车，尽管其电子限速为 415 km/h（258 mph），以保护轮胎免于解体。
Bugatti Veyron 16.4 Super Sport World Record Edition 是 Bugatti Veyron 16.4 Super Sport 的一个版本。限量生产五台。它拥有橙色车身细节、橙色轮毂和特殊的黑色裸露碳纤维车身。此版本的电子限速器被解除。
该车型于 2010 年在 The Quail 首次亮相，随后参加了 2010 年蒙特雷历史赛车节（Laguna Seca）和 2010 年圆石滩车展。
2010 年 7 月 4 日，BBC Two 电视节目 Top Gear 的电视主持人 James May 在大众集团位于 Ehra-Lessien（德国沃尔夫斯堡附近）的高速测试赛道上驾驶 Veyron Super Sport，达到了 417.61 km/h（259.49 mph）的速度。当天晚些时候，Bugatti 的官方试车手 Pierre Henri Raphanel 在同一赛道上驾驶 Veyron 的 Super Sport 版本，以确立该车的最高速度。在吉尼斯世界纪录和德国技术监督协会（TÜV）代表的见证下，Raphanel 在大型椭圆赛道上双向行驶，取得了 431.072 km/h（267.856 mph）的平均最高速度，从而从 SSC Ultimate Aero TT 手中夺回了史上最快量产车的称号。431.072 km/h（267.856 mph）的记录是通过平均 Super Sport 的两次测试运行得出的，第一次达到 427.933 km/h（265.905 mph），第二次达到 434.211 km/h（269.806 mph）。
当该记录获得认证时，公众早已知晓客户车辆的电子限速将被设定为 415 km/h（258 mph）。然而，在《星期日泰晤士报》提出质疑后，吉尼斯的公关总监 Jaime Strang 在 2013 年 4 月 5 日被引述说：“由于该车的速度限制器被解除，此修改违反了官方指南。因此，该车以 431.072 km/h 创下的记录不再有效。”2013 年 4 月 10 日，其网站上写道：“吉尼斯世界纪录希望确认 Bugatti 的记录未被取消资格；该记录类别目前正在审查中。”
2013 年 4 月 15 日，Bugatti 的速度记录得到确认：“在与多位外部专家进行彻底审查后，吉尼斯世界纪录很高兴宣布确认 Bugatti 由 Veyron 16.4 Super Sport 创下的最快量产车记录。审查的重点在于什么可能构成对汽车标准规格的修改。在评估了所有必要信息后，吉尼斯世界纪录现在确信，对速度限制器的更改并未改变汽车或其发动机的基本设计。
