Mialatt a tengelytávon nem változtattak a tervezők, öt centivel szélesebb lett a jármű nyomtávja, amely agilisabb viselkedést és stabilabb útfogást von maga után. Ám elsősorban nem ezek miatt alkottak új futóművet, hanem az öszkerékhajtás beépítése okán. A 2008-as modellek ugyanis már nemcsak hátsó, hanem állandó négykerék-hajtással is készülnek, ahol egy aktív osztómű vonja be az első tengelyt az erőfolyamba. Ezeket a modelleket önzáró differenciálművel is ellátják.
Megtartották a jelenlegi modellekben is alkalmazott 2,8-as és 3,6-os benzinmotorokat az új CTS-hez is, ám készült egy új erőforrás is. A szintén 3,6 literes blokk közvetlen benzinbefecskendezést kapott, melynek hatására a teljesítmény a normál 258 lóerőhöz képest 300 lóerőre emelkedett, ami mellett a nyomaték is nőtt, a fogyasztás viszont csökkent. Mindegyik motorhoz hatfokozatú váltó jár, függetlenül attól, hogy a vevő manuális vagy automata kivitelt szeretne.
Amellett, hogy megőrizték a luxust, a sportosság irányába mozdultak el a Cadillacnél. Ennek ékes bizonyítéka, hogy míg az elődben csak a 400 lóerős CTS-V sportváltozatba építettek toronymerevítőt, addig itt minden modell kap belőle.
Mindez azonban nem ment az utastér rovására, a vevők a megszokott kényelemben utazhatnak. Sőt, az áttervezett fűthető-hűthető első üléseknek köszönhetően a hátul ülőknek még több hely jut, mint korábban. A CTS-t átfogó zaj- és rezgésvizsgálatnak vettették alá, így már a motorháztetőnél is olyan szigetelést használnak, melyet korábban csak az ajtóknál vetettek be.
Új formában mutatja magát a belső is, amely megőrizte a luxus és a sportosság kettősét, ki-ki a fa, illetve a fém több használatával javíthat az egyik vagy másik irányba. Belül sportautókra jellemző csőszerű műszeregységet és V-t formázó középkonzolt találunk. Utóbbit továbbra is egy analóg óra uralja. A műszerfal, a középkonzol, illetve az ajtókárpit bevonatait kézzel készítik el.
A 2008-as CTS-modellt továbbfejlesztett StabiliTrak menetstabilizáló elektronikával látták el, amely integrálja az ABS-t a kipörgésgátló rendszerrel, a fékasszisztenssel és a motorféküzemmód-vezérlő rendszerrel.
