Базовым мотором для Cadillac XTS является 3,6-литровый бензиновый двигатель V6, развивающий 300 л.с. и 358 Нм крутящего момента. Движок агрегатируется с шестиступенчатой автоматической трансмиссией, а привод может быть не только передним, но и полным.