Le bloc de 3,4 litres était beaucoup plus court (de 70 mm) et surtout plus plat (de 120 mm) que son prédécesseur. Bien plus à l’aise dans les hauts régimes que son aîné refroidi par air, il développait 300 ch (221 kW) à 6 800 tr/min. Pour autant, de nombreuses caractéristiques essentielles restaient inchangées : six cylindres à plat, vilebrequin à sept paliers, lubrification à carter sec, volant d’inertie à deux masses et carter-moteur divisé en deux dans le sens de la longueur. Disponible uniquement sur la 911 Carrera dans un premier temps, le nouveau moteur a rejoint le catalogue de la Carrera 4 un an plus tard, date à laquelle le moteur turbo est passé lui aussi au refroidissement par eau. Ce fut également l’année de la GT3, dont le moteur atmosphérique était basé sur la GT1 tout en développant 360 ch (265 kW) à 7 200 tr/min. En 2000, la 911 Turbo reçut un nouveau moteur (420 ch/309 kW à 6 000 tr/min, 560 Nm), directement dérivé de la GT1. Ce moteur servit également de base pour la nouvelle GT2 (442 ch/340 kW à 5 700 tr/min, 620 Nm).

Les moteurs atmosphériques bénéficièrent d’une augmentation de cylindrée, désormais à 3,6 litres en 2001. Les performances en profitèrent, grimpant à 320 ch (235 kW) à 6 800 tr/min pour un couple de 370 Nm. Le moteur biturbo amélioré greffé sur la GT2 développait désormais 483 ch (355 kW). Disponible au catalogue depuis 2003 et destinée prioritairement au sport automobile, la GT3 RS tirait son surcroît de puissance (381 ch/280 kW) d’une augmentation du régime maximum et d’un arbre à cames variable.

La génération suivante de la 911 (type 997) arriva en 2004. Le moteur atmosphérique 3,6 litres de la Carrera resta en l’état, rejoint par un nouveau moteur sur une Carrera S. Avec 3,8 litres de cylindrée, il développait 355 ch (261 kW) à 6 600 tr/min et délivrait un couple de 400 Nm. Nouveau membre de la famille 997, l’itération suivante de la GT3 (415 ch/305 kW) fut présentée en mars 2006 au salon de l’automobile de Genève. Elle fut rejointe l’année suivante par la GT2, dont le moteur biturbo développait 530 ch (390 kW) à 6 500 tr/min. En 2008, les modèles 911 et 911 S embarquaient des moteurs entièrement nouveaux à injection directe d’essence. Ils développaient respectivement 345 ch (254 kW) à 6 800 tr/min et 385 ch (283 kW) à 6 500 tr/min pour une cylindrée inchangée. L’injection directe d’essence permettait en effet de piloter la combustion de manière beaucoup plus précise en fonction des conditions rencontrées avec, à la clé, des gains de consommation importants.

À partir de l’année 2008, le « downsizing » devient la voie à suivre en matière d’efficacité pour tous les ingénieurs motoristes. Sur la base de son expertise accumulée au fil des années, Porsche a déployé cette nouvelle technologie pour la 911 de type 991, arrivée sur le marché en 2011. Ainsi, le moteur à plat de la 911 Carrera (350 ch/257 kW à 7 400 tr/min, 390 Nm) revendique une cylindrée de 3,4 litres au lieu des 3,6 litres de la génération précédente. D’une puissance de 400 ch (294 kW) à 7 400 tr/min pour un couple de 440 Nm, le moteur de la Carrera S a conservé une cylindrée de 3,8 litres. Les deux modèles apportent la preuve que la gamme 991 a été développée dans son ensemble pour obtenir la meilleure efficacité possible en termes de consommation. Avec un rapport poids/puissance de 3,5 kg/ch, la nouvelle 911 Carrera S fait la course en tête sur ce plan-là également. En ce qui concerne la consommation (NEDC), la 911 Carrera et la 911 Carrera S signent une fois de plus des résultats hors pair avec respectivement 8,2 l/100 km et 8,7 l/100 km (avec la boîte à double embrayage dans chacun des cas). Elles incarnent ainsi deux credo de Porsche : le moteur est le cœur d’une voiture de sport et les performances n’excluent pas l’efficacité. Deux vérités qui n’ont jamais cessé d’avoir cours en 50 ans d’histoire de la 911.