W oczekiwaniu na oficjany debiut, Porsche pokazało jak testowane są prototypy i przedseryjne egzemplarze nowego Cayenne. Głównym celem drobiazgowego procesu testowania jest uzyskanie perfekcyjnej równowagi działania poszczególnych komponentów – niektórych opracowanych specjalnie dla nowej generacji Cayenne (wewnętrzne oznaczenie E3). Proces ten rozpoczął się w 2014 roku od elementów nośnych, i trwa do dziś. Mimo że symulacje komputerowe są coraz precyzyjniejsze, testowanie w rzeczywistych warunkach wciąż ma dla Porsche istotne znaczenie – i stanowi ostateczny egzamin dla każdego nowego modelu.
Cykl eksploatacyjny samochodu jest symulowany w trudnych warunkach, bardzo mało prawdopodobnych w przypadku użytkowania przez klientów. W ciągu kilku miesięcy, na zmianę, testowe egzemplarze pokonują przebiegi do 240 000 km w warunkach codziennego ruchu miejskiego, po drogach lokalnych i autostradach.
Aby poddać Cayenne ekstremalnym obciążeniom, prototypy nowej generacji modelu są testowane na całym świecie, w tym na torach wyścigowych. W Niemczech samochody były sprawdzane na Hockenheimringu oraz na szczególnie wymagającej Północnej Pętli Nürburgringu, a we Włoszech – na liczącym 12,6 km owalnym torze wysokich prędkości w okolicach Nardò.
Materiały, czujniki i elektronika potwierdziły swoją jakość oraz trwałość w zróżnicowanych warunkach klimatycznych, obejmujących piaszczyste pustynie w Dubaju (Zjednoczone Emiraty Arabskie) i zapylone wzgórza Doliny Śmierci (USA), gdzie temperatury sięgają 50 stopni Celsjusza, a także zaśnieżony krajobraz Alaski (USA), z mrozami dochodzącymi do -45 stopni Celsjusza. Trzecia generacja Cayenne musiała również poradzić sobie w warunkach wysokiej temperatury i wilgotności w gęstym ruchu ulicznym chińskich miast, zaliczyć próby na torach testowych w Szwecji, Finlandii i Hiszpanii oraz sprostać wyzwaniom wszechstronnych testów drogowych i off-roadowych w RPA, Japonii i Nowej Zelandii.