Es una variante del Veyron 16.4 con carrocería descapotable. El techo es de material plástico y se retira de la carrocería de forma manual.
Su producción comenzará en primavera 2009 y tendrá un precio aproximado de 1,4 millones de Euros, sin incluir los impuestos. Bugatti tiene previsto fabricar 150 unidades de este coche. La fábrica está en Molsheim (Francia).
Mantiene el mismo motor que la versión con carrocería cupé, de 16 cilindros en «W» y 1.001 CV. Está formado por dos bloques de ocho cilindros en V estrecha y va colocado en posición central trasera longitudinal. Su cilindrada es 7.993 cm³, lleva cuatro turbocompresores, dos intercooler, 64 válvulas e inyección directa. Está fabricado por Volkswagen (el Grupo Volkswagen es el propietario de Bugatti).
Al igual que el Veyron 16.4, tiene tracción en las cuatro ruedas y un cambio automático de doble embrague (DSG) con siete marchas. Este cambio de marchas está fabricado por Ricardo. Es decir, no es el mismo proveedor (BorgWarner) que utiliza Volkswagen para el resto de los coches que también tienen un cambio de doble embrague.
Su velocidad máxima es 407 km/h si tiene el techo de policabornato colocado sobre la carrocería; sin él, la velocidad máxima que puede alcanzar es 360 km/h. 
Como el techo de policarbonato no se puede llevar desmontado dentro del coche (hay que dejarlo en el garaje), como medida de emergencia —si por ejemplo llueve—, el Veyron Grand Sport tiene un techo auxiliar de lona con el cual se puede viajar a una velocidad de hasta 130 km/h. Va guardado en el maletero, plegado de tal manera que recuerda a un paraguas (imagen e imagen).
A causa de la pérdida de rigidez que supone la ausencia de techo fijo como elemento estructural, Bugatti ha reforzado la estructura en el túnel de transmisión (mediante una placa colocada por su parte inferior), en los pilares que hay detrás de las puertas delanteras y en el montante del parabrisas. Además, las puertas tienen una barra longitudinal de refuerzo para proteger a los ocupantes en caso de impacto lateral.
Las tomas de aire del motor (colocadas justo detrás y por encima de las plazas) son más voluminosas que en el Veyron de carrocería cerrada porque además cumplen una función de protección en caso de vuelco.
Todos los refuerzos hacen que el Veyron 16.4 Grand Sport sea 80 kg más pesado que el Veyron de carrocería cerrada; no es un incremento grande para lo que suele ser normal. El peso en condiciones de homologación es 2.043 kg que no es mucho en términos relativos (un BMW M6 Cabrio de 507 CV pesa 2.005 kg).
El chasis es monocasco y está fabricado en gran parte con fibra de carbono. La suspensión es de aluminio y —entre otras características — tiene tres ajustes de altura.
La altura libre de la carrocería al suelo va asociada una posición determinada del alerón retráctil que hay en la parte trasera de la carrocería.
Los tres posibles estados de altura de la suspensión y de la posición del alerón son: «Standard», «Handling» y «Top Speed». En el modo «Handling», el apoyo aerodinámico es mayor que en los otros dos. El programa «Top Speed» da una baja resistencia aerodinámica al avance (el alerón incide en un ángulo muy pequeño con el aire) para conseguir una velocidad muy alta. Más información.
Una función adicional del alerón trasero es la de freno aerodinámico. Cuando se frena intensamente desde alta velocidad, el alerón se coloca en una posición que permite que la resistencia al avance sea mucho mayor (el CX pasa a ser 0,68, cuando en el mejor de los casos puede ser 0,36), creando un cierto efecto «paracaídas» que ayuda a frenar el coche.
La velocidad máxima que puede alcanzar el Veyron 16.4 Grand Sport es similar a la que alcanza la versión cerrada. La única diferencia que hay entre ellos es la aceleración, que es ligeramente peor en el descapotable a causa de su mayor peso.
Los neumáticos son unos Pax de Michelin (artículo de técnica). Este sistema evita que el neumático se separe de la llanta cuando pierde presión. También permite seguir rodando durante una cierta cantidad de kilómetros. Este sistema es estructuralmente distinto a que utilizan los neumáticos «Run Flat», aunque su función práctica es parecida.
Bugatti ha añadido a esta versión del Veyron elementos de equipamiento específicos, como una tapicería resistente a la humedad y una cámara de aparcamiento colocada en la parte trasera de la carrocería cuya imagen aparece en un pequeño monitor de 2,7 pulgadas integrado en el espejo retrovisor.