O Cadillac CTS (2003–2007) foi oferecido com 9 configurações de motor distintas em toda a gama.
| Motor | Potência | Binário | Caixa de velocidades | Rodas motrizes | Velocidade máxima | 0-100 km/h | Consumo | Disponível em |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5.7L Gasolina | 400 hp | 533 Nm | Manual | Rear Wheel Drive | 262 km/h | 4.6 s | — | 1 versão |
| 3.6L Gasolina | 257 hp | 340 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 233 km/h | 7.0 s | 11.6 l/100km | 2 versões |
| 3.6L Gasolina | 257 hp | 340 Nm | Manual | Rear Wheel Drive | 241 km/h | 7.0 s | 11.4 l/100km | 2 versões |
| 3.2L Gasolina | 218 hp | 300 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 230 km/h | 7.7 s | 11.7 l/100km | 2 versões |
| 3.2L Gasolina | 218 hp | 300 Nm | Manual | Rear Wheel Drive | 238 km/h | 7.4 s | 11.0 l/100km | 2 versões |
| 2.8L Gasolina | 215 hp | 262 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 225 km/h | 8.4 s | 11.7 l/100km | 3 versões |
| 2.8L Gasolina | 215 hp | 262 Nm | Manual | Rear Wheel Drive | 226 km/h | 8.2 s | 11.9 l/100km | 3 versões |
| 2.6L Gasolina | 181 hp | 232 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 206 km/h | 9.7 s | 10.7 l/100km | 3 versões |
| 2.6L Gasolina | 181 hp | 232 Nm | Manual | Rear Wheel Drive | 223 km/h | 9.3 s | 10.2 l/100km | 3 versões |
Cada linha é uma configuração mecânica distinta — cilindrada, potência, transmissão, tração e tipo de combustível — deduplicada entre versões que partilham o mesmo motor. Diferenças apenas de equipamento (interior, jantes, opções) não criam uma linha separada.