Bis einschließlich der Baureihe 993 war der Boxermotor luftgekühlt. Danach stellten die Ingenieure um auf Wasserkühlung – und stießen unter anderem darüber in neue Leistungsklassen vor. Anfangs war dieser Umschwung von vielen Enthusiasten kritisch beäugt, und für manchen Puristen stellt er bis heute eine Zäsur in der 911-Historie dar. Doch nach Ansicht von Fachleuten wurde das Gesamtpaket 911 von der Umstellung auf Wasserkühlung keinesfalls verwässert, im Gegenteil: Es hat seitdem an Prägnanz in jeder nachfolgenden Baureihe weiter gewonnen.

Der Sechszylinder-Boxermotor des Typ 901/911 schöpfte aus 2 Liter Hubraum eine Leistung von 96 kW (130 PS) bei 6.100/min. Der Vollständigkeit halber sei hier kurz auch der Porsche 912 erwähnt. Er wurde im Frühjahr 1965 parallel zum 911 auf den Markt gebracht und war die leistungsschwächere Variante mit dem Vierzylindermotor des Typs 356, der einen Hubraum von 1,6 Litern hatte und 66 kW (90 PS) entwickelte. Die Ausstattung war einfacher als beim 911. Der 912 wurde in den Karosserieformen Coupé und Targa bis Sommer 1969 produziert.

Ab dem Modelljahr 1967 hatte die leistungsgesteigerte Variante 911 S eine Leistung von 118 kW (160 PS) bei 6.600/min – der „Normal“-911 trug bald darauf die Modellbezeichnung 911 L, später 911 E. Besonders stolz war man darauf, dass es im 911 S trotz der Leistungssteigerung und auch einer Literleistung von 80 PS pro Liter keine Einschränkung in der Lebensdauer des Aggregats gab. Daneben gab es ab 1967 auch den 911 T mit reduzierter Leistung (81 kW/110 PS bei 5800/min), der als Einsteigermodell konzipiert war.

Die ersten Fahrzeuge mit abgasentgifteten Motoren wurden erstmals im Modelljahr 1968 für die USA angeboten. Porsche schaffte es, ohne Leistungseinbuße und mit fast identischem Fahrkomfort die dortigen Abgasgesetze zu erfüllen, inklusive der besonders strengen Regelungen in Kalifornien. Die Abgasentgiftung geschah über eine Abgasrückführung in den Ansaugtrakt und Thermoreaktoren. Für die Entwicklungsarbeiten installierte Porsche als erstes Unternehmen in Europa Abgasprüfstände.

Zum Herbst 1968 führte Porsche die mechanische Benzineinspritzung ein. Neue Motoren gab es für den 911 E und den 911 S – im ersten Fall stand eine Leistung von 103 kW (140 PS) bei 6500/min an, im zweiten Fall waren es jetzt 125 kW (170 PS). Beide Motoren waren für eine weitere Leistungssteigerung ausgelegt. Und ihr Abgasverhalten war von vorherein mit Blick auf strengste Bestimmungen entwickelt. Die Sechszylinderboxer hatten natriumgefüllte Auslassventile – diese Technologie aus dem Rennsport ermöglichte garantiert vollgasfeste Motoren.

Hubraumsteigerungen lieferten mehr Leistung und Drehmoment, 1969 zunächst auf 2,2 Liter, zwei Jahre später dann auf 2,4 Liter. Das brachte beispielsweise dem 911 S zunächst 132 kW (180 PS) und dann 140 kW (190 PS). 1971 wurde zugleich die Verdichtung gesenkt, um aufgrund einer fortschreitenden Verschärfung der Abgasgesetze alle 911 weltweit mit Normalbenzin fahren zu können. Die K-Jetronic hielt 1972 Einzug, zunächst für die USA. Und das Jahr bescherte zudem ein neues Sechszylindermodell: den Carrera RS mit 2,7-Liter-Motor, 154 kW (210 PS) bei 6300/min und einem Drehmoment von 255 Newtonmetern, gepaart mit einem sehr geringen Leergewicht von 1075 Kilogramm mit Serienausstattung. 1973 wurden im G-Modell alle Motoren auf 2,7 Liter Hubraum umgestellt, und zugleich wurde der Betrieb mit bleifreiem Normalbenzin ermöglicht – womit Porsche den Beweis lieferte, dass auch Sportwagen umweltfreundlich sein können. Und 1974 wurden 111 Stück des Carrera RS mit 3-Liter-Motor gebaut, als Homologationsfahrzeuge für die Gruppe 3.