El facelift 2009 del XK X150 coupé 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. La carrocería coupé de aluminio conserva su rigidez torsional superior a la del descapotable, haciendo de esta versión la más dinámica de la gama X150. Frente al Porsche 911, este XK se distingue por un par generoso a bajas revoluciones y un confort de gran turismo que no es el objetivo del 911. El diseño de Ian Callum recibe retoques discretos. La caja automática ZF de 6 velocidades se mantiene de serie.
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 y supera los 510 CV. 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.
El problema de condensación del climatizador en el suelo del acompañante — heredado del X150 fase 1 — persiste en parte de la producción: un circuito de drenaje obstruido provoca acumulación de agua y riesgo de fallos electrónicos — a comprobar imprescindiblemente antes de la compra. 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. La caja ZF puede desarrollar cambios menos suaves a alto kilometraje si el aceite no se renueva: probar en frío y en caliente.