В середине 80-х гг. компания Porsche столкнулась с проблемой неопределённости дальнейшего развития модельного ряда. С одной стороны, классический Porsche 911, продержавшийся на рынке 25 лет без существенных изменений, требовал срочной замены, поскольку его конструкция исчерпала свой эволюционный ресурс и уже не соответствовала современным требованиям безопасности. С другой стороны, Porsche 911 хорошо продавался, и любое отклонение от существующей концепции, не говоря уже об отказе от заднемоторной компоновки, могло отрицательно сказаться на имидже модели. Тогда руководство Porsche нашло оптимальное решение: провести комплексную модернизацию автомобиля, не затрагивая его дизайн и габариты кузова. Новая машина получила внутренний индекс Porsche 964, но в продажу поступила под привычным названием Porsche 911. И хотя с предшественником она разделяла только 15% запчастей, её кузов практически один в один повторял контуры Porsche 911 Classic, и только полностью интегрированные бамперы нарушали иллюзию абсолютного сходства. 

Колёсная база у Porsche 911 осталась прежней - 2270 мм, но внутренняя структура несущего кузова была усилена, а центральный туннель - расширен для установки полноприводной трансмиссии. Независимая подвеска была усовершенствована, но сохранила то же устройство: стойки Макферсона с нижними поперечными рычагами спереди и диагональные рычаги с пружинами сзади. Тормоза были заменены на новые, вентилируемые дисковые с 4-поршневыми суппортами, гидравлическим усилителем и системой ABS. Последние два устройства стали стандартными, как и активный задний спойлер, автоматически поднимающийся на скорости 80 км/ч. В список опций вошли подушки безопасности для водителя и пассажира, улучшенная система климат-контроля и прогрессивная 4-ступенчатая автоматическая коробка передач Tiptronic с электронным управлением, работающая как в полностью автоматическом режиме, так и с возможностью ручного переключения передач по схеме секвентальной КПП. В салоне с посадочной формулой 2+2 всё осталось как раньше, включая взаимное расположение элементов управление и дизайн панели приборов с пятью циферблатами, только материалы отделки стали лучше. 

Базовой модификацией Porsche 964 был Porsche 911 Carrera 4 (1988-1994). Цифра "4" в его названии обозначала уникальную на тот момент систему постоянного полного привода с электронно-гидравлическим управлением и блокируемым межосевым дифференциалом планетарного типа, распределявшим крутящий момент между передней и задней осью в отношении 31/69. Однако для тех клиентов, которым не нравился полноприводный Porsche 911, была подготовлена традиционная заднеприводная версия Carrera 2, облегчённая на 100 кг, но более сложная в управлении. Обе машины оснащались оппозитным 6-цилиндровым двигателем воздушного охлаждения с клапанной схемой SOHC, гидрокомпенсаторами привода клапанов и электронным впрыском топлива Bosch L-Jetronic, объёмом 3600 см3 и мощностью 250 л.с. Изначально для Porsche 964 предлагались три варианта кузова: купе, кабриолет и тарга. В 1992 г. к ним присоединился двухместный Speedster, доступный только в заднеприводном варианте. В 1993 г. купе и кабриолеты можно было заказать в пакете Turbolook (с кузовом от 911 Turbo), выпущенном ограниченной серией в честь 30-летия модели. Всего с 1988 по 1994 гг. было продано 62172 единицы Porsche 964, из них более половины приходилось на версию Carrera 2

Porsche 964 Turbo был представлен в 1990 г. в качестве преемника Porsche 930 Turbo. В процессе его разработки было построено несколько прототипов с кузовом в стиле суперкара Porsche 959 и такими технологиями, как полный привод, двойной турбонаддув и коробка передач PDK с двумя сцеплениями. Этой модификации дали отдельный индекс Porsche 969, но из-за высокой себестоимости она не пошла в серию. Вместо этого на заднеприводный Porsche 964 был установлен немного доработанный 3.3-литровый турбированный мотор от Porsche 930 Turbo, мощностью 320 л.с. Автомобиль также получил расширенные колёсные арки и фиксированный задний спойлер с интегрированной в него решёткой моторного отсека. В таком виде он выпускался до 1992 г., пока не появилась версия Porsche 911 Turbo 3.6, оснащённая новым 3.6-литровым двигателем с турбонаддувом, мощностью 360 л.с. Таких машин было продано менее 1500 единиц.

Porsche 911 Carrera RS 3.6 представлял собой облегчённую версию заднеприводного Porsche 911 Carrera 2. Он имел атмосферный 3.6-литровый двигатель мощностью 260 л.с., 5-ступенчатую механическую коробку передач с изменёнными отношениями, стандартный самоблокирующийся дифференциал, более жёсткую подвеску с регулируемыми стабилизаторами поперечной устойчивости, заниженный дорожный просвет, алюминиевый капот, более тонкие стёкла, гоночные сиденья и магниевые диски. С учётом отсутствия задних сидений, звукоизоляции, электрических стеклоподъёмников, кондиционера, круиз-контроля и аудиосистемы, это давало снижение веса на 155 кг. Впрочем, можно было заказать и более тяжёлый вариант Touring с нормальной комплектацией, или же совсем лёгкий N/GT без внутренней отделки, но с трубчатым каркасом безопасности. Последний предназначался для гонок собственной серии Porsche Carrera Cup. В 1993 г. было построено 90 экземпляров модификации Porsche 911 Carrera RS 3.8, оснащённой 3.8-литровым мотором мощностью 300 л.с. и кузовом от Porsche 911 Turbo с широкими крыльями и фиксированным задним спойлером. На её базе был разработан гоночный Porsche 911 Carrera RSR 3.8.

Porsche 911 Carrera RS не продавался на рынке США, поскольку там обычно отдавали предпочтение более комфортабельным автомобилям. Но в 1992 г. для местных энтузиастов были импортированы 45 машин, пригодных для участия в Porsche Carrera Cup. Они отличались от обычного Carrera RS 3.6 наличием задних сидений, подушек безопасности, электрических стеклоподъёмников и сигнализации. В 1993-1994 гг. также выпускалась специальная версия Porsche 911 Carrera RS 3.6 America, оснащённая стандартным двигателем и коробкой передач от Porsche 911 Carrera 2 и фиксированным задним спойлером, но лишённая гидроусилителя руля, круиз-контроля, электрических регулировок сидений и зеркал, кондиционера и радио.

Porsche 911 Turbo 3.3 S Leichtbau был разработан и построен отделом Porsche Exclusiv под руководством Рольфа Шпренгера, чтобы отметить достижения команды Brumos Porsche в чемпионате IMSA. Внешне он напоминал модификацию Carrera RS 3.8, но оснащался 3.3-литровым мотором с увеличенным впускным коллектором, изменёнными фазами газораспределения и турбонаддувом на 1,0 бар, мощностью 381 л.с. Название Leichtbau («облегчённый») говорило само за себя: автомобиль был лишён звукоизоляции, гидроусилителя руля, кондиционера, радио и заднего сиденья, а также имел алюминиевые двери, более тонкие стёкла, крышки капота и багажника из углепластика. Благодаря этому он весил на 180 кг легче, мог разгоняться до 96 км/ч за 4.4 с и достигать максимальной скорости 290 км/ч.

В 1993 г. компания построила на базе Porsche 964 Turbo гоночную модификацию Turbo S LM-GT, которая успешно выступала в своём классе в Себринге и Дайтоне, но не смогла дойти до финиша в 24-х часах Ле-Мана. В 1994 г., после снятия модели Porsche 964 с производства, на заводе осталось 90 шасси Porsche 964 Turbo. Их передали в отдел Porsche Exclusiv, где на них установили форсированные 3.6-литровые двигатели мощностью 385 л.с. Так появился Porsche 911 Turbo 3.6 S - самая редкая версия из серии Porsche 964. 76 экземпляров получили пакет Turbo S Flachbau, стоивший на $60179 дороже, чем базовый Porsche 911 Turbo. Этот автомобиль отличался плоским носом с выдвигающимися фарами, как на модели Porsche 968.