Cadillac XLR 有很多獨特的設計元素。

外觀上，采用鉆石切割設計語言，車身線條干凈利落，充滿科幻感。車頭豎置排列的 HID 頭燈與 LED 尾燈相互映襯，視覺沖擊強。18 英寸全鋁輪轂、重新設計的盾形鍍鉻格柵、車門前端的鍍鉻通風口以及 18 寸拋光鋁合金輪圈，還有車尾鍍鉻裝飾的梯形雙出式排氣管和高腰線，都讓車更具魅力。

內飾方面，手工縫制的小羊皮皮質座椅、非洲桉樹實木材質以及防炫目、防劃傷的陽極電鍍鋁合金材料，營造出豪華舒適環境。Bose 環繞聲系統帶來極致音樂享受。儀表臺和車門采用真皮配合雙縫線工藝，其余地方用高級 Alcantara 纖維材料。方向盤結構調整并增添兩組控制鍵，側面扶手處按鈕由方形改為橢圓形，座艙延續淺米色系，溫馨浪漫。

動力上，搭載 4.6 升 NorthStar 北極星 V8 發動機，最大馬力高達 320 匹，最大扭矩達到 423 牛·米，配合先進的 6 速自動變速箱，從靜止加速至 100 公里/小時僅需 5.8 秒，最高時速可達 250 公里/小時。

配置上，配備抬頭顯示系統、無鑰開關操作系統、電磁懸掛系統等，自動敞篷系統能在 30 秒內完成折疊開啟。車身多處采用新型復合材料，降低車重。中控臺提供帶 AM/FM 收音機的觸摸屏 GPS 導航收音機、CD 換碟機、XM 衛星收音機、全語音控制系統、全 Bose 高級放大音頻系統、自適應巡航控制、寶格麗品牌儀表盤組合、OnStar 等。懸架系統采用磁流變減震液的自適應懸架，通過四個車輪到車身的位移傳感器測量車輪運動，調整減震，增強行駛控制。