El facelift 2009 del XK X150 descapotable introduce el nuevo 5.0 V8 AJ133 en sustitución del 4.2 AJ34 — una evolución mecánica importante que mejora la fiabilidad global y eleva la potencia a 385 CV en versión atmosférica y a 510 CV en el XKR sobrealimentado. Frente al Porsche 911 Cabriolet, este XK se distingue por un par más generoso disponible a bajas revoluciones y un confort de gran turismo que no es el objetivo del 911. El diseño de Ian Callum recibe retoques discretos en el frontal y la zaga, sin alterar la línea fundamental del X150. La caja automática ZF de 6 velocidades se mantiene de serie en todas las versiones.
El 5.0 V8 AJ133 es un bloque completamente nuevo: inyección directa, distribución variable en admisión y escape (DVVT), gestión térmica optimizada. Supone una mejora sustancial respecto al AJ34: menor tendencia al encarbonamiento, mayor durabilidad de la distribución, consumo de aceite mejor controlado. El XKR se beneficia del compresor Roots desarrollado para la misma motorización y supera los 510 CV en sus variantes más potentes. La caja ZF debe recibir un cambio de aceite a `80.000 km`, a pesar de la recomendación contraria del fabricante. Las versiones XKR-S lanzadas en 2011 quedan bajo el siguiente facelift.
Algunos defectos heredados del X150 fase 1 persisten parcialmente. El problema de condensación del climatizador en el suelo del acompañante sigue presente en parte de la producción, especialmente en los ejemplares cuyo circuito de drenaje no ha sido verificado — punto a comprobar imprescindiblemente antes de la compra. La capota eléctrica con sus sensores de posición sigue siendo una fuente de fallos a vigilar en tiempo frío. En los XKR de 510 CV, el intercooler y el circuito de sobrealimentación requieren una inspección a `80.000 km`. El aceite de motor debe cambiarse cada `10.000-15.000 km` como máximo, sin excepción en este V8 de uso frecuentemente irregular.
