При разработке концепции нового двигателя с самого начала было решено, что преемник 356-го тоже должен иметь заднемоторную компоновку. Под руководством племянника Ферри Порше, Фердинанда Пиеха, был создан шестицилиндровый оппозитный двигатель с воздушным охлаждением с осевым вентилятором и – ввиду более высоких оборотов и улучшенной плавности хода – с верхнерасположенным распредвалом на каждую сторону цилиндров. Привод распредвалов осуществлялся при помощи цепей, после того как были рассмотрены и исключены возможности использования для этих целей вертикальных валов или зубчатых ремней. Рабочий объем первоначально был определен в 2 литра при запланированном увеличении в дальнейшем до 2,7 литра. То, что этот тип двигателя в своей базовой форме просуществует вплоть до 1998 года и его литраж в конце концов возрастет до 3,8 литра, никто из конструкторов Porsche на тот момент не мог и предположить.
До модельного ряда 993 включительно оппозитный двигатель имел воздушное охлаждение. После этого перешли на жидкостное охлаждение – попутно перейдя также и в новый класс мощности. Поначалу многие приверженцы марки восприняли такой поворот довольно критически, а для некоторых сторонников чистоты стиля он и по сей день остается переломным моментом в истории 911-го. Однако, по мнению специалистов, уникальный сбалансированный характер 911-го от перехода на воду ни в коем случае не размылся, наоборот: после этого в каждом новом модельном ряде проявлялся все ярче и ярче.
Из своих 2 литров рабочего объема шестицилиндровый оппозитный двигатель модели 901/911 выдавал мощность 96 кВт (130 л.с.) при 6100 об/мин. Следует упомянуть также и Porsche 912. Он был выведен на рынок весной 1965 года параллельно с 911-м и был менее мощным вариантом с четырехцилиндровым двигателем от типа 356 рабочим объемом 1,6 литра, который развивал 66 кВт (90 л.с.). Оснащение тоже было попроще, чем у 911-го. Porsche 912 выпускался до лета 1969 года в вариантах кузова купе и тарга.
Начиная с модельного года 1967 был выпущен более мощный вариант 911 S, который предлагал увеличенную до 118 кВт (160 л.с.) мощность при 6600 об/мин – „обычный“ 911-й вскоре после этого получил обозначение модели 911 L, позднее 911 E. Особую гордость у конструкторов вызывало то, что, несмотря на прибавку в мощности в модели 911 S и литровую мощность 80 л.с./л, это никак не сказалось на долговечности агрегата. Помимо этого также с 1967 года можно было приобрести 911 T с уменьшенной мощностью (81 кВт/110 л.с. при 5800 об/мин), который был задуман как модель начального уровня.
Первые автомобили с двигателями, оснащенными системой нейтрализации ОГ, предлагались в 1968 модельном году для рынка США. Компании Porsche удалось выполнить действующие на этом рынке нормы токсичности, включая особо строгие нормативы в Калифорнии, без потерь в мощности и при почти идентичном комфорте движения. Нейтрализация ОГ обеспечивалась путем возврата (рециркуляции) отработавших газов во впускной тракт и использования пламенных нейтрализаторов ОГ. Для успешного ведения научно-исследовательских работ компания Porsche первой в Европе установила у себя стенды для проверки токсичности отработавших газов.
К осени 1968 года компания Porsche внедрила механический впрыск топлива. Новые двигатели предлагались для 911 E и 911 S – в первом мощность составляла 103 кВт (140 л.с.) при 6500 об/мин, во втором – 125 кВт (170 л.с.). Оба двигателя были рассчитаны на последующее повышение мощности. А параметры выхлопа уже заранее подогнаны с учетом самых строгих стандартов токсичности. Шестицилиндровые оппозитные двигатели имели выпускные клапаны с натриевым наполнителем – эта заимствованная из автоспорта технология гарантировала устойчивую работу в режиме полных нагрузок.
Увеличение рабочего объема сопровождалось повышением мощности и крутящего момента, в 1969 году рабочий объем сначала был увеличен до 2,2 литра, двумя годами позднее – до 2,4 литра. В результате этого 911 S сначала имел 132 кВт (180 л.с.) и затем 140 кВт (190 л.с.). В 1971 году одновременно с этим была уменьшена степень сжатия, чтобы ввиду непрерывного ужесточения экологических норм все 911-е на всех рынках могли работать на бензине Normal. В 1972 году появилась система впрыска K-Jetronic, сначала для рынка США. И в этом же году вышла новая шестицилиндровая модель: Carrera RS с 2,7-литровым двигателем, 154 кВт (210 л.с.) при 6300 об/мин и 255 Нм крутящего момента, в сочетании с очень низкой собственной массой 1075 килограммов в базовой комплектации. В 1973 году в G-модели все двигатели переведены на рабочий объем 2,7 литра и одновременно могли работать на неэтилированном бензине Normal – чем компания Porsche доказала, что спортивные автомобили тоже могут быть экологичными. И в 1974 году было построено 111 экземпляров Carrera RS с 3-литровым двигателем в качестве омологационной серии для Группы 3.