Горацио Пагани приступил к разработке модели Huayra задолго до того, как был построен последний экземпляр Pagani Zonda. Но Zonda задержалась в производстве дольше, чем он предполагал, выдерживая жёсткую конкуренцию на рынке суперкаров высшей категории. Поэтому у Пагани было достаточно времени, чтобы заложить в конструкцию Huayra такой же большой ресурс модернизации. Название суперкара снова было навеяно аэродинамическими мотивами: Huayra Tata - имя бога ветра на языке инков. Уровень производительности, достигнутый на конечных версиях Zonda, для Huayra послужил лишь отправной точкой. Максимальная скорость новой Pagani составила 383 км/ч, мощность -730 л.с., но и цена тоже вышла на новый уровень: уже базовая модификация стоит €1,12 млн.

Pagani Huayra выглядит цивилизованней своей предшественницы, да и салон у неё роскошнее. Дизайн автомобиля продумывался до мелочей в течение пяти лет, чтобы каждый штрих имел функциональное значение. Унаследованные у Zonda крошечные сдвоенные фары, зеркала заднего вида на передних крыльях, острый треугольный нос и расположенные по центру хвостовой части четыре выхлопных трубы были дополнены новыми элементами, главное место среди которых занимают двери типа "крыло чайки" с прозрачными панелями крыши. У Pagani Huayra отсутствует задний спойлер, но это не значит, что у неё плохая аэродинамика. Модель оснащается электронной системой активной аэродинамики, автоматически изменяющей угол атаки закрылков и элеронов, расположенных по всему кузову, а также в переднем сплиттере и заднем диффузоре, в зависимости от скорости, направления движения, силы бокового ветра и т.д. Это позволяет варьировать коэффициент лобового сопротивления от 0,31 до 0,37 и увеличивать прижимную силу, а также использовать задние закрылки в качестве воздушного тормоза.

Pagani по-прежнему является одним из лидеров в применении композитных материалов. Монокок Huayra сделан из высокопрочного карботаниума - углепластика, армированного титаном. Передний и задний подрамники состоят из хром-молибденовой стали, поперечные рычаги подвески - из лёгкого сплава авионал, выхлопная система от MHG-Fahrzeugtechnik - из титана и инконеля. На всех четырёх колёсах стоят специальные шины Pirelli P Zero, 255/35 спереди и 335/30 сзади, карбон-керамические тормозные диски с 4-поршневыми суппортами Brembo и регулируемые амортизаторы Ohlins. Ради экономии веса Горацио Пагани оставил компоновку заднеприводной, а вместо автоматизированной коробки передач с двумя сцеплениями установил на Huayra 7-ступенчатую секвентальную трансмиссию Xtrac с однодисковым сухим сцеплением, компенсировав быстроту переключения передач избавлением от дополнительных 70 кг. Общая масса автомобиля составила 1350 кг, с развесовкой 44% на переднюю ось и 56% - на заднюю.

Подразделение Mercedes-AMG из Аффальтербаха построило для Pagani Huayra эксклюзивный 6-литровый двигатель V12 с углом развала 60° и системой смазки с сухим картером. Он меньше 7.3-литрового мотора Zonda и имеет более простой газораспределительный механизм с одним верхним распредвалом и тремя клапанами на цилиндр (SOHC), но оснащён двойным турбонаддувом и интеркулером, исключающими турбояму. Мощность составляет 730 л.с., крутящий момент - 1000 Нм, расход бензина - 23 л/100 км в городе и 17 л/100 км на шоссе. При этом двигатель отвечает самым жёстким экологическим нормам.

Официальный дебют Pagani Huayra состоялся на Женевском автосалоне 2011 г., а серийная версия поступила в продажу в 2012 г. Объём выпуска составил всего 100 единиц, при этом заказы на них были сделаны ещё до начала производства. В 2012 г. Huayra была признана Гиперкаром года-2012 по версии Top Gear, пройдя круг на треке за рекордные 1:13. В 2016 г. появилась модификация Huayra BC, названная в честь Бенни Кайолы - первого покупателя и друга Горацио Пагани. Она на 130 кг легче базовой версии и имеет 6-литровый двигатель V12 мощностью 780 л.с., усовершенствованную 7-ступенчатую коробку передач X-Track и электронный стояночный тормоз. Серия ограничена 20-ю экземплярами по цене $2,5 млн каждый. 

Pagani Huayra Roadster была представлена на Женевском автосалоне 2017 г., когда производство закрытой версии уже прекратилось. Её тоже планируется выпустить в 100 экземплярах. Вопреки обычным закономерностям, родстер получился на 80 кг легче, чем купе, при этом жёсткость на кручение у него выше на 52%. Это было достигнуто с помощью новых материалов: Carbo-Titanium и Carbo-Triax для монокока и алюминиевого сплава HiForg для подвески, а также за счёт облегчённой коробки передач и композитных тормозов Brembo. Мощность двигателя V12 увеличена до 764 л.с. В комплектацию входят две крыши: складывающаяся вручную мягкая и съёмная жёсткая из углеродного волокна и солнцезащитного стекла.

Pagani Imola - специальная модификация суперкара Huayra, названная в честь итальянского трека Имола. Она была разработана в сентябре 2019 г., но дебют планировался на Женевском автосалоне 2020 г., к которому также была подготовлена открытая Pagani Huayra Roadster BC. Обе машины получили монокок из карбона, титана и композитного материала Triax, стальные трубчатые подрамники и углерод-керамические тормоза Brembo диаметром 398 мм с 6-поршневыми суппортами спереди и 380 мм с 4-поршневыми суппортами сзади. Характеристики у автомобилей разные: на Pagani Imola 6-литровый двигатель Mercedes-AMG V12 выдаёт 827 л.с. и 1100 Нм, на Huayra Roadster BC - 800 л.с. и 1050 Нм. Вес родстера составил 1250 кг, а купе получилось на 5 кг легче за счёт лёгкой краски Acquarello Light. Другие отличия Pagani Imola - это внушительный передний сплиттер, разделённый на две части аэродинамический диффузор, боковые юбки, большое антикрыло, перископический воздухозаборник на крыше и кованые диски с шинами Pirelli Trofeo R размерностью 265/30 R20 спереди и 355/25 R21 сзади. Компания уже продала 20 родстеров Huayra BC и 5 купе Imola по цене €3,085 млн. и €5 млн. соответственно.

В 2018 г. двое неназваных клиентов предложили Горацио Пагани создать особую версию Pagani Huayra с длинным хвостом в стиле гоночных прототипов Ле-Мана 60-х гг. При их активном участии были построены два макета в масштабе 1:4 и 1:1, а первый полностью функциональный экземпляр Pagani Huayra Codalunga показали лишь в 2022 г., то есть на разработку автомобиля отделу спецпроектов Pagani Grandi Complicazioni понадобилось 4 года. Тираж модификации ограничен 5-ю экземплярами, и все они были проданы ещё до премьеры по цене €7 млн. за каждый.

Pagani Huayra Codalunga проектировалась в соответствии с принципами «чем меньше, тем лучше» и «убрать, а не добавить», поэтому её вес сократился на 70 кг в сравнении с базовой моделью. Спереди автомобиль изменился мало, за исключением того, что решётка радиатора обрела выраженную овальную форму. Многослойная крышка моторного отсека с отверстиями для отвода тепла стала на 360 мм длиннее, а её площадь достигла 3,7 м2. Под ней был установлен 6-литровый двигатель V12 мощностью 840 л.с., как у Pagani Imola. Сзади изменилась конфигурация тройных круглых фонарей и исчезла решётка, обнажив титановую выхлопную систему с керамическим покрытием, весом всего 4,4 кг. Также гиперкар получил углерод-керамические тормоза Brembo с 6-поршневыми передними и задними суппортами и 7-спицевые кованые колёса APP Tech из лёгкого сплава авиональ. Аэродинамический кузов с четырьмя активными закрылками окрашен в бледно-голубой цвет, контрастирующий с элементами из неокрашенного углепластика. В салоне тоже используются нейтральные полуматовые или матовые краски, с панелью приборов из полированного вручную алюминия и кожаной обивкой сидений с плетёными вставками из замши и нубука.