為了與 BMW M760Li XDrive、Mercedes-AMG S63/65 等高性能車型抗衡，CT6 V-Sport 車型換上 GM 全新開發、Cadiilac 專屬 4.2L Twin Turbo 雙渦輪增壓直噴 V8 引擎，其最大馬力高達 550hp、最大扭力為 850 Nm，而隨著調校的不同標準版本則是調降至 500hp 、最大扭力為 750Nm。

這具引擎導入多項新穎技術如電子控制洩壓閥、雙水冷 Intercooler 冷卻系統、雙渦流雙渦輪、雙節氣門、直噴技術、汽缸間歇啓閉系統與可變排氣量機油泵等，而創新的「hot V 」設計讓二組雙渦管渦輪增壓系統可以整合到引擎上方的排氣歧管，因此不但可以讓引擎體積縮小、設計更緊密，同時能夠減少渦輪遲滯。最後為了減輕重量，這具全新引擎也採用鋁合金汽缸與汽缸座，鍛鋼曲軸和活塞能夠確保引擎可以承受渦輪增壓達20磅（1.38bat）的壓力。

傳動系統部分則換上全新10速手自排變速箱，藉由設定更為綿密的齒比，使得 CT6 V-Sport 能夠在不同速域下都將這具引擎的潛力發揮出來，而 7.39 的總齒輪比在高速巡航擁有更低的轉速，讓 CT6 V-Sport 的NVH 車輛寧靜工程與油耗表現雙雙提升。

底盤設定上 CT6 V-Sport 導入限滑機械式後差速器、V-Sport 運動化調校的電磁式樣懸吊及轉向系統、19吋 Brembo 煞車系統等。而因應運動化設定，V-Sport 車型多出了賽道模式，這個模式下從電磁式懸吊系統、轉向反應、AWD 系統動力分配、後輪轉向參數、車身穩定系統介入時機與排氣聲浪等將提升至賽道設定。

而在外觀設計上，V-Sport 版本在小改款CT6上導入 V-Sport 專屬網格水箱罩，同時全LED 大燈造型更為銳利，前保險桿也因應空氣力學設定做了更為誇張的調整，另外全新 20吋V-Sport專屬輪圈和 Brembo 剎車系統。車尾變化最多的則是尾燈組，過往 CT6 是採用 Cadillac 傳統的垂直尾燈組造型，但在全新小改款 CT6 V-Sport 上面則改成迴力標設計，搭配貫穿式鍍鉻飾條點綴，最後保險桿雙邊四出排氣管以及「V-Sport 廠徽」流露出不好惹的氣息。

最後在內裝變化上基本上只有改了十速手自排變速箱的排檔桿，換成全新的電子排檔式樣，同時中央 10 吋 CUE 車載系統也進行升級，不僅將智慧型手機人機交互操作的範圍提升，更導入 4G-LTE網絡、衛星導航以及辨識度更高的語音功能和全新設計的控制器等。而在飾板則大量運用碳纖維材質締造出不凡運動風格。