动力系统方面，2.0T发动机是代号LTG的涡轮增压直喷发动机，获得2013年度Ward’s全球十佳发动机称号，最大功率为196kW/5500rpm，峰值扭矩达到355N·m/2000-5300rpm，并且根据国内路况进行了相应调整。
凯迪拉克XTS还提供一款3.6 SIDI智能直喷发动机，代号为LFX，最高功率224kW、最大扭矩360N·m，使XTS 0-100公里加速时间仅为7.5秒。
