גרסת הביצועים של ה-ATS מציבה נגד ב.מ.וו M3 מנוע עם 455 כ"ס ו-4.0 שניות 0-100 קמ"ש.
קאדילק חשפה בתערוכת לוס אנג'לס את קאדילק ATS-V, גרסת הביצועים לקאדילק ATS שתוצע בשתי גרסאות המרכב של הדגם – סדאן וקופה 2 דלתות. על הכוונת של ה-ATS-V נמצאות כמובן המתחרות מגרמניה, במיוחד M3 סדאן ו-M4 קופה של ב.מ.וו אך גם מרצדס C63 AMG החדשה ואודי RS5.
בחרטומה של ה-ATS-V, קאדילק הציבה מנוע V6 טורבו בנפח של 3.6 ליטר המייצר בדגם הספק מרבי של 455 כ"ס ב-5,500 סל"ד ומומנט מרבי של 61.7 קג"מ ב-3,500 סל"ד. זה יותר מה-431 כ"ס של ה-M4/M3, אך פחות מה-476 כ"ס (או 510 כ"ס עם חבילת ביצועים) של ה-C63 AMG.
את הכוח אל הגלגלים מאחור תתעל תיבת 6 הילוכים ידנית עם הכוללת גז ביניים אוטומטי או תיבת 8 הילוכים אוטו' (ZF סרווטרוניק 2) עם מנופי תפעול מגלגל ההגה ומערכת בקרת יציאה מהמקום. לפי קאדילק, יחידת ההנעה הזו מסוגלת להזניק את הדגם מעמידה ל-100 קמ"ש ב-4.0 שניות ועד מהירות מרבית של 298 קמ"ש.
קאדילק מציידת את ה-ATS-V במערכת ' מגנטיק רייד 3' הכוללת בולמים אדפטיביים, חמש אפשרויות כיול לבחירת הנהג ולפי קאדילק, היא מגיבה מהר יותר בכ-40% מדור 2 של המערכת. בנוסף לכך הדגם מצויד בבלמי ברמבו, דיפרנציאל מוגבל החלקה נשלט אלקטרונית וצמיגי צמיגי מישלן פיילוט ספורט ברוחב של 255 לפנים ו-275 מאחור המולבשים על חישוקי "18 כסטנדרט.
לעומת הגרסה הרגילה של הדגם, קאדילק הוסיפה את כל הקוסמטיקה הנדרשת בכדי להעניק לדגם את המראה הספורטיבי/כוחני, זה כולל ספוילר אחורי, תפיחות בבתי הגלגלים, 4 יציאות מפלט מאחור, פגוש קדמי וגריל עם שבכת רשת בולטת ואם נשאר מקום לספק, אז כונס אוויר בולט במיוחד הניצב במרכז מכסה המנוע מסיר כל ספק.
בתא הנוסעים יחבקו את הנהג מושבי ספורט של ריקארו עם 16 אפשרויות כיוון ואפשרות בחירה מבין 3 גווני ריפוד. את הידיים הנהג יניח על הגה ספורט בציפוי אלקנטרה וגימור בקרבון יחד עם סמל V במקומות שונים בתא הנוסעים כולל במערכת המולטימדיה, ישלימו עבורו את האווירה הספורטיבית בתא הנוסעים. מצלמת HD המותקנת כסטנדרט ברכב תאפשר לנהג לצלם מקטעי נהיגה כולל כל נתוני הביצועים וזמני הקפה.
