Sigue teniendo el mismo motor bóxer de seis cilindros con 3.600 cm³ de cilindrada (el mismo motor del 911 Turbo pero sin turbocompresor), aunque la principal diferencia con el del anterior GT3 es que alcanza un régimen de giro más rápido y mantiene mejor el par a elevadas vueltas. El régimen de potencia máxima es ahora 7.400 rpm (antes 7.200 rpm). El corte de inyección se produce a 8.200 rpm en las cuatro primeras marchas y a 8.000 rpm en 5ª y 6ª (en el anterior GT3 llegaba a 7.800 rpm en cualquier marcha).
El mayor régimen ha supuesto también un aumento de potencia: 381 CV a 7.400 rpm (antes 360 CV a 7.200 rpm). El par máximo es 385 Nm a 5.000 rpm (antes 370 Nm al mismo régimen). En Porsche aseguran que el 80 por ciento del par (308 Nm) está disponible en el nuevo GT3 desde 2.000 rpm. La presión media que alcanza este motor es la más alta que hay en el mercado para un motor de gasolina atmosférico (1.343 kPa), a excepción del motor del BMW M3. A régimen de potencia máxima no hay ningún otro motor atmosférico (de serie) que alcance una presión media mayor que la del nuevo GT3 (1.261 kPa). La potencia específica también es muy elevada: 105,8 CV/litro (el anterior motor tenía 100 CV/litro).
Para que el motor pueda girar a más vueltas se han aligerado muchas de su piezas internas, reducido las fricciones y se han realizado importantes cambios en la distribución. Los pistones forjados y sus correspondientes segmentos pesan ahora 48 gramos menos cada uno, lo que supone una reducción de 288 gramos de peso. También se han aligerado las bielas, que ahora están fabricadas en titanio y han visto su peso reducido de 420 a 418 gramos, a pesar de ser más largas: ahora miden 130,0 mm de largo y antes 127,8 mm.
La reducción de peso en el equipo motor ha permitido hacer contrapesos del cigüeñal dos kilogramos más ligeros (algo que influye muy directamente en la facilidad de giro del motor).
Como en el anterior GT3, lleva distribución variable (denominada VarioCam), pero ahora es de reglaje continuo. El calado de los árboles de levas de admisión puede variar hasta 45° respecto al cigüeñal, cuando antes sólo podía variar hasta 25° con reglaje en dos fases.
Las 24 válvulas pesan ahora 252 gramos menos. Los empujadores de las válvulas son también más pequeños y ligeros. El diámetro de dichos empujadores se ha reducido de 33 a 28 mm, y con ello, su peso en torno a 21 gramos por empujador (0,5 kg en total). Además, tienen un nuevo diseño (imagen) que ha reducido las pérdidas por rozamiento al tener una superficie de contacto más pequeña con las levas del doble árbol de distribución y han recibido un tratamiento que necesita menos lubricación. El diseño de las levas se ha modificado para que el movimiento de apertura de las válvulas pueda ser más rápido y con mayor alzado.
Las camisas tienen un revestimiento de Nikasil, que incrementa su resistencia al desgaste y reduce las exigencias de lubricación.
Lleva cárter seco (al igual que el resto de los 911) con cinco bombas de aceite que permiten una lubricación más eficaz incluso en situaciones de frenadas y aceleraciones transversales muy fuertes (en curvas). También comparte con el resto de los 911 Carrera un acelerador electrónico y el GT3 lleva una centralita electrónica de última generación (Bosch Motronic ME 7.8).
El colector de admisión es de longitud variable: entre 2.500 y 5.500 rpm el aire de admisión recorre un mayor trayecto, a partir de 5.500 rpm sigue un camino más corto. Con todos estos cambios, el motor del 911 GT3 cumple la normativa Euro 4 de emisiones y obtiene un consumo medio similar al anterior modelo (12,9 litros/100 km) a pesar de tener más potencia y par. Porsche recomienda utilizar gasolina sin plomo de 98 octano para obtener las máximas prestaciones, aunque el motor del GT3 está preparado para gasolina de hasta 92 octano.