أثناء العمل على تصميم محرك جديد للطراز الذي سيخلف 356، كان واضحاً منذ البداية أن عليه اعتماد وضعية خلفية. انطلاقاً من هذا المبدأ، تمّ تصميم محرك مسطّح من ست أسطوانات مبرّد بالهواء مع مروحة محورية تحت إشراف "فرديناند بياخ"، ابن شقيقة فيري بورشه. ونظراً لدورات المحرك الأعلى وتشغيله الأسلس، تمّ اعتماد عمود كامة علوي واحد في كل جهة – بات تشغيل أعمدة الكامة يتمّ بواسطة سلسلة عوضاً عن أحزمة مسننة أو قضبان مشطوبة (مخروطية). وقد اقتضت المتطلبات الأولى أن تكون سعة المحرك 2 ليتر مع إمكانية زيادتها لغاية 2.7 ليترات. في ذلك الوقت، لم يكن أحد من مهندسي بورشه ليتصور أن هذا النوع من المحركات، بتصميمه الرئيسي، سيستمر حتى العام 1998 أو سترتفع سعته لتبلغ 3.8 ليترات.
حافظت بورشه على مبدأ التبريد الهوائي للمحرك المسطح حتى تقديم "تايب 993" Type 993، الذي كان آخر جيل من 911 يعتمد تقنية التبريد هذه. ثم انتقل المهندسون إلى التبريد المائي، الذي أتاح الارتقاء إلى نطاقات جديدة من الأداء. وقد اعترت هذه الخطوة شكوك في بادئ الأمر، ولاقت استهجاناً من بعض عشاق بورشه الأصيلين الذين ما زالوا يصرّون على ابتعادها عن نهج 911 وتاريخها. لكن بنظر خبراء السيارات، لم يؤثر الانتقال إلى التبريد المائي سلباً على 911 بأي طريقة كانت. لا بل على العكس، فقد ازدادت أهمية التبريد المائي في كل جيل منذ تقديمه.
بالانتقال إلى المواصفات التقنية، ولّد محرك الست أسطوانات المسطح المعتمد في 911/901 قوة تبلغ 130 حصاناً عند 6,100 د/د من سعة تبلغ 2 ليتر. وبما أنه لا يمكننا عبور هذه المرحلة من تاريخ محركات بورشه من دون التطرق ولو بشكل وجيز إلى "بورشه 912"، نذكر أن هذا الطراز قُدّم بالتزامن مع 911 في ربيع العام 1965، وكان عبارة عن نسخة أقل قوة مزودة بمحرك "تايب 356" يتألف من أربع أسطوانات سعة 1.6 ليترات بقوة 90 حصاناً. كما تضمّنت هذه السيارة مزايا أبسط من 911، واستمرّ إنتاجها بجسميْ كوبيه و"تارغا" Targa لغاية صيف العام 1969.
بدءاً من طراز العام 1967 من 911، حملت 911 "العادية" اسم "911 أل" 911 L ومن ثم "911 إي" 911 E. كما قدّمت بورشه نسخة "911 إس" 911 S أقوى، يولد محركها 160 حصاناً عند 6,600 د/د. وقد كان المهندسون حينذاك فخورين للغاية بالتوصل إلى هذه القوة المرتفعة مع "911 إس"، مع نسبة قوة للسعة تبلغ 80 حصاناً/ليتر، من دون التأثير سلباً على فترة خدمة المحرك. ثم قدّمت بورشه طراز "911 تي" 911 T بدءاً من العام 1967 بقوة أقل تبلغ 110 أحصنة عند 5800 د/د، ليكون بمثابة نسخة القاعدة من 911.
بالانتقال إلى موضوع الانبعاثات، طرحت بورشه أول سيارات تتضمن محركات بنظام تحكم بالانبعاثات، في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1968. وأتاحت هذه الخطوة لبورشه تلبية متطلبات قوانين الانبعاثات الأمريكية، حتى الصارمة جداً منها في كاليفورنيا، من دون تقويض أداء السيارات ومع الحفاظ على راحة تعليق مماثلة تقريباً. وقد تمّ التحكم بالانبعاثات عبر إعادة تدوير غاز العادم في مشعب السحب ومن خلال اعتماد مفاعلات حرارية. على صعيد مشابه، باتت بورشه أيضاً أول شركة في أوروبا تعتمد منصّات لاختبار الانبعاثات، خاصة بأعمال التطوير التي تجريها.
في خريف العام 1968، طرحت بورشه تقنية حقن الوقود الميكانيكية. كما قدمت محركين جديدين لنسختيْ "911 إي" و"911 إس"، الأول بقوة 140 حصاناً عند 6,500 د/د والثاني بقوة 170 حصاناً. وقد صُمم كلا المحركين مع الأخذ بعين الاعتبار إمكانية زيادة قوتهما لاحقاً، وكي تتلاءم انبعاثاتهما مع أقصى القوانين المفروضة. من ناحية أخرى، اعتمدت محركات الست أسطوانات مسطحة تكنولوجيا مستمدة من رياضة السيارات، هي عبارة عن صمامات عادم مملوءة بالصوديوم تتيح للمحركات احتمال فترات تشغيل مطوّلة مع ضغط كامل على دواسة الوقود.
نتج عن ارتفاع سعة المحرك، إلى 2.2 ليتر في بادئ الأمر عام 1969 ومن ثمّ إلى 2.4 ليترات بعد ذلك بعامين، قوة وعزم دوران أعلى. وقد رفعت هذه المقاربة القوة في طراز "911 إس"، على سبيل المثال، إلى 180 حصاناً ولاحقاً إلى 190 حصاناً. وفي العام 1971، تلبية لشروط الانبعاثات الأشد صرامة، لجأت بورشه أيضاً إلى خفض نسبة انضغاط المحرك كي تستطيع سيارات 911 كافة العمل على بنزين عادي حول العالم. وفي العام 1972، اعتمدت الشركة تقنية "حقن الوقود المستمر" K-Jetronic للمرة الأولى، بادئ الأمر في سوق الولايات المتحدة الأمريكية. ثم أطلّ طراز جديد مزود بمحرك من ست أسطوانات في العام ذاته، هو عبارة عن "كاريرا آر إس" Carrera RS مع محرك سعة 2.7 ليترات بقوة 210 أحصنة عند 6,300 د/د وعزم دوران يبلغ 255 نيوتن-متر. وقد امتاز هذا الطراز بوزنه الفارغ المتدني جداً، الذي يبلغ 1,075 كلغ فحسب مع تجهيزات قياسية. وفي العام 1973، انتقلت محركات بورشه كافة إلى سعة 2.7 ليترات مع الجيل التالي من 911 الذي عُرف باسم "جي" G. وفي الوقت عينه، بات بالإمكان استخدام بنزين عادي خالٍ من الرصاص، لتُبرهن بذلك بورشه أن السيارات الرياضية يمكن أن تكون صديقة للبيئة. على صعيد آخر، أنتجت بورشه في العام 1974 111 سيارة من "كاريرا آر إس" مزودة بمحرك سعة 3 ليترات، وذلك كسيارات مصادَقة لـ "المجموعة الثالثة" Group 3.