El Chiron Super Sport es la versión del Chiron ajustada para la máxima velocidad y la estabilidad a alta velocidad. Su variante más conocida, el Chiron Super Sport 300+, estableció un récord: en el verano de 2019, con el piloto de pruebas de Bugatti Andy Wallace al volante en la pista de Volkswagen en Ehra-Lessien, un auto de preserie alcanzó 304,77 mph (490,48 km/h) y se convirtió en el primer auto derivado de un modelo de serie en superar la barrera de las 300 mph.
El W16 de 8,0 litros con cuatro turbos del Super Sport se potenció hasta 1600 PS, y se combinó con una carrocería «Longtail» alargada y optimizada aerodinámicamente para reducir la resistencia y estabilizar el auto a velocidades extremas. Se ofreció a los clientes una edición limitada 300+ para conmemorar el récord.