Para a concepção do novo propulsor, havia sido definido logo à partida que o sucessor do 356 também teria um motor traseiro. Sob a direcção de Ferdinand Piëch, sobrinho de Ferry Porsche, construiu-se um motor Boxer de seis cilindros refrigerado a ar com ventilador axial e – devido ao maior número de rotações disponíveis e ao funcionamento optimizado do motor – com uma árvore de cames à cabeça de cada lado. O accionamento da árvore de cames era efectuado por meio de correntes, depois de descartada a possibilidade de usar veios centrais ou correias dentadas. A cilindrada inicialmente definida era de dois litros, com a possibilidade de poder ser aumentada para 2,7 litros. Nenhum técnico da Porsche imaginava na altura que este tipo de motor, na sua forma base, pudesse perdurar até 1998 e ser continuamente desenvolvido até uma cilindrada de 3,8 litros.
Até à série 993, o motor Boxer era refrigerado a ar. Só posteriormente os engenheiros optaram pelo sistema de arrefecimento a água, alcançando novos patamares de potência. No início, esta mudança não era vista com bons olhos por muitos entusiastas e para alguns puristas ainda representa uma cesura na história do 911. Contudo, na opinião dos especialistas, o conceito geral do 911 não ficou diluído com a mudança para a refrigeração a água, antes pelo contrário: desde então ganhou uma maior concisão em cada uma das séries sucessoras.
O motor Boxer de seis cilindros do modelo 901/911 extraía dos 2 litros de cilindrada uma potência de 96 kW (130 CV) às 6100 rpm. Por uma questão de exaustividade, teremos de referir aqui também o Porsche 912. Este modelo foi lançado na Primavera de 1965, paralelamente ao 911, e era a variante menos potente com o motor de quatro cilindros do modelo 356, que tinha uma cilindrada de 1,6 litros e desenvolvia 66 kW (90 CV). O equipamento era mais simples do que o do 911. O 912 foi construído nas variantes de carroçaria Coupé e Targa até ao Verão de 1969.
A partir do ano de modelo 1967, a variante 911 S com potência aumentada produzia 118 kW (160 CV) às 6600 rpm – o 911 "normal" passou então a chamar-se 911 L e mais tarde 911 E. Um motivo de orgulho era o facto de, no 911 S, apesar do aumento de potência e de uma relação de 80 CV por litro, não se ter verificado uma redução da longevidade do motor. A partir de 1967, também houve uma versão com potência reduzida (81 kW/110 CV às 5800 rpm), o 911 T, concebido como modelo de acesso à gama.
Os primeiros veículos com motores menos poluentes surgiram pela primeira vez no ano de modelo 1968 para o mercado norte-americano. Sem perdas de potência e com um conforto de condução praticamente igual, a Porsche conseguiu cumprir a legislação relativa às emissões nos EUA, incluindo as leis muito rigorosas no estado da Califórnia. O tratamento dos gases de escape ocorria através da recirculação dos gases para o sistema de admissão e reactores térmicos. A Porsche foi a primeira empresa na Europa a instalar estações de medição dos gases de escape para os trabalhos de desenvolvimento.
No Outono de 1968, a Porsche implementou a injecção mecânica de gasolina. O 911 E e o 911 S recebiam novos motores - o primeiro uma versão com 103 kW (140 CV) às 6500 rpm e o segundo uma unidade com 125 kW (170 CV). Ambos os motores haviam sido concebidos de forma a permitir um aumento de potência. E o seu comportamento de emissões foi desde o início desenvolvido com vista a cumprir a legislação mais rigorosa. Os motores Boxer de seis cilindros tinham válvulas de escape com enchimento de sódio. Esta tecnologia proveniente do desporto automóvel permitia construir motores com um funcionamento fiável em condições de aceleração máxima.
Os aumentos da cilindrada, em 1969 para 2,2 litros e dois anos mais tarde para 2,4 litros, traduziram-se em mais potência e binário. O 911 S beneficiava, assim, de um motor com 132 kW (180 CV) e depois 140 kW (190 CV). Em 1971, com o agravamento das leis relativas às emissões, baixou-se ao mesmo tempo a compressão, para que todos os 911 em todo o mundo pudessem circular com gasolina normal. A tecnologia K-Jetronic chegava aos motores da Porsche em 1972, primeiro nos EUA. Nesse ano houve também um novo modelo de seis cilindros: o Carrera RS com motor de 2,7 litros, 154 kW (210 CV) às 6300 rpm e um binário de 255 Nm, aliado a um peso em vazio reduzido de 1075 kg com o equipamento de série. Em 1973, todos os motores do modelo G foram convertidos para uma cilindrada de 2,7 litros, permitindo ao mesmo tempo o funcionamento com gasolina normal sem chumbo – a Porsche provava assim que os desportivos também podiam ser ecológicos. Em 1974, foram construídas 11 unidades do Carrera RS com motor de 3 litros, enquanto veículo homologado para o grupo 3.