Im Jahr 2002 vorgestellt, markiert der Cayenne I (interner Werkscode 9PA) den ersten Schritt von Porsche in das Segment der Luxus-SUVs. Auf einer gemeinsam mit Volkswagen entwickelten Plattform konzipiert - wie auch beim Volkswagen Touareg -, löste er zunächst Kontroversen aus, sicherte jedoch das finanzielle Überleben der Marke. Mit seinem 4.5-Liter-V8-Biturbo (450 PS im Turbo) und dem variablen Allradantrieb Porsche Traction Management (PTM) ist er ein leistungsfähiges 4x4-Fahrzeug auf der Straße wie im Gelände.
Die Motorenpalette umfasst den 3.2-Liter-V6 (250 PS), den 4.5-Liter-V8 (340 PS), den 4.5-Liter-V8-Biturbo (450 PS, ab 2006 mit 500 PS) sowie den Turbo S mit 521 PS. Das Facelift von 2007 modernisierte die Scheinwerfer und führte bei den Modellen S und Turbo den kräftigeren, sparsameren 4.8-Liter-V8 ein.