La CTS-V est une variante épicée de la CTS, dont la première génération a été inaugurée pour l'année-modèle 2005. Grâce à ses variantes V, Cadillac pourra mieux se comparer aux variantes plus extrêmes de ses compétiteurs allemands que sont BMW (M), Audi (S) et Mercedes (AMG).

Les gros moteurs V8 des CTS ont comme origine des moteurs de la Corvette. Ainsi, la première génération de CTS-V emprunte le moteur 6,0 litres de la Corvette C6 "de base", alors que la CTS-V 2008- emprunte le moteur 6,2 litres à compresseur de la C6 ZR1 (bien que ce dernier voit sa puissance rabaissée à 556 chevaux au lieu des 647 de la ZR1).