摩托車發動機是一個引擎，權力一摩托車。摩托車發動機通常是二沖程或四沖程內燃機，但是已經使用了其他發動機類型，例如，Wankels和電動機。

盡管某些輕便摩托車（例如VéloSoleX）具有摩擦力驅動前輪胎，但摩托車發動機通常驅動后輪，動力通過皮帶，鏈條或軸傳遞至從動輪。歷史上，在1921年至1925年之間，前輪驅動生產了約2,000輛Megola，自1960年以來，已經生產了現代Rokon，這是一款全地形帶雙輪驅動的摩托車。

大多數發動機的變速箱最多具有六個傳動比。倒擋上重偶爾發現旅行車，例如本田GL1600和三輪摩托車，如烏拉爾。在大多數摩托車上，騎手都使用腳踏板和手動離合器來換擋，但早期的車型帶有手動手柄。最近，一些具有自動或半自動變速箱。

在美國以外，發動機的能力典型地范圍為約50 cc至650毫升;?但自1968年以來，在歐洲，容量更大的摩托車已經普及，范圍高達Triumph Rocket 3的2,300立方厘米（140立方英寸）發動機。在美國，自1920年代以來，容量為850 cc或更高的V型雙引擎摩托車已成為標準。

幾乎所有量產的摩托車都有汽油內燃發動機。這兩種四沖程和二沖程發動機使用，但是嚴格的排放法規導致少得多的兩招。少數使用了Wankel旋轉發動機，但目前尚無Wankel自行車在生產中。摩托車發動機可以是空氣冷卻或液體冷卻，并且還可以選擇包括油冷卻。一些踏板車使用電池和電動機。2009年的TT比賽為使用燃料電池或電池的電動自行車引入了新的類別“ TTX”（更名為TT Zero）。

摩托車發動機可以橫向安裝;?與曲軸垂直于框架或對準縱向，與平行于框架的曲軸。具有橫向安裝發動機的摩托車更適合采用鏈條或皮帶終傳動。帶有縱向安裝發動機的摩托車更適合于軸終傳動。

小型摩托車通常將發動機作為后懸架的一部分，因此發動機并未牢固地固定在主機架上。取而代之的是，組合的發動機變速箱-后搖臂組件可樞轉以跟隨路面，并且是“?彈簧懸掛重量?”的一部分。踏板車的鏈條終傳動在發動機機殼內的油浴中運行。?“穿越式”摩托車可以具有剛性固定的發動機，或者可以具有踏板車式的布置。

二沖程發動機的運動部件少于四沖程發動機，每轉產生的動力沖程數是后者的兩倍。

由于四沖程發動機進氣更完全燃燒，四沖程的燃油經濟性更好。

然而，由于對環境不利，在發達國家，二沖程已被摩托車的大部分替代。氣缸潤滑必定會造成全損，這不可避免地導致煙氣排放，尤其是在節氣門開度大的情況下。二沖程發動機摩托車繼續大量生產，但大多是越野摩托車，低功率輕便摩托車，小型踏板車和跨步式底盤，它們仍會與四沖程摩托車激烈競爭（包括銷量最高的摩托車）時間是50 cc?本田超級幼崽）。二沖程摩托車的主要市場是在污垢自行車和發展中國家。

氣缸蓋設計對燃燒效率有很大影響，因此對發動機的動力輸出也有很大影響。缸蓋可以是平的，在這種情況下，燃燒室位于氣缸內和/或活塞頂上的凹陷處，但是通常，氣缸蓋內的“圓頂”提供了大部分的燃燒體積。摩托車使用各種設計的提升閥：側閥，帶推桿操作的頂置閥（OHV）、頂置凸輪（SOHC）和雙頂置凸輪（DOHC）。帶去勢閥的氣缸可能有三個甚至四個凸輪軸。OHC或DOHC氣缸蓋每個氣缸至少具有兩個氣門（1個進氣口和1個排氣口），但是多氣門發動機可能具有3個（2個進氣口和1個排氣口）或4個（2個進氣口和2個排氣口），甚至五個（3個進氣口和2個排氣口）。汽缸蓋是發動機中最熱的部分，需要充分的冷卻，通常是空冷，油冷或液冷。

一些摩托車如哈雷戴維森，摩托Guzzis和寶馬成為可以通過汽缸頭類型，即識別空降場、云臺、oilhead、甚至傻。杜卡迪（Ducati）desmos壓頭可實現更高的rpm，而不會造成有害的氣門浮動，也稱為氣門彈跳。

在側氣門發動機中，氣門從“底盤式”凸輪操作，而沒有特殊的氣門裝置。頂置氣門（OHV）發動機的氣門由推桿操作。單頂置凸輪軸和雙頂置凸輪軸（分別為SOHC和DOHC）發動機的頂置凸輪軸通常由鏈條，皮帶，齒輪系或錐齒輪傳動裝置驅動。

最早的摩托車發動機的排氣門與側閥發動機的工作方式相同，但是它們的頂置進氣門被弱彈簧保持關閉。進氣門由進氣沖程引起的吸力打開。隨著對進氣門進行機械控制的需求，通過在凸輪軸上增加另一個凸輪并使用推桿和搖臂來操作進氣門，對設計進行了修改。

本田在1983年為CBR400F配備了REV，稱為“旋轉響應型氣門暫停機構”。該系統能夠在低速和中速旋轉范圍和高速旋轉范圍之間切換每個氣缸的氣門操作次數。2002年，本田在VFR800攔截器中引入了HYPER?VTEC。川崎于2006年在Concours 14中引入了VVT?。

發動機和變速箱最初是分開的物品，變速箱由“主鏈”驅動。后來的設計將這兩個元素組合為一個“單元構造”。直到最近，諸如諾頓和恩菲爾德（Norton）和恩菲爾德（Enfield）之類的一些制造商仍在繼續“前置裝置”的建造，而哈雷戴維森（Harley-Davidson）至今仍在制造前置發動機。

在1960年代初期，BSA引入了新的短沖程裝置結構500和650 cc的平行雙胞胎，以取代現有的前置裝置長沖程發動機。黛安芬（Triumph）將他們的大型單位前500和650 cc平行雙胞胎改裝為單位構造發動機。較小的Triumph 350和500 cc雙胞胎從1957年問世以來就是單位結構。盧卡斯決定停止制造發電機和磁電機，僅生產交流發電機和線圈點火系統，這是促使重新設計的重要因素。

傳統上，發動機和變速箱具有單獨的潤滑系統，并帶有不同等級的機油。但現代實踐是兩者都使用相同的機油。

大多數摩托車發動機配置為單、雙、三、四、六。所有這些都可以是內聯或橫向的。Vee引擎包括V型雙絞線和V型四輪，水平對置的引擎包括平雙絞線，平四號和平六線。Wankel發動機為單轉子或雙轉子。較大的自行車往往具有更多的氣缸，以實現平穩性和增加動力。現代單打的容量從50 cc到660 cc，雙胞胎的容量從175 cc到1800 cc，三重的容量從380 cc到2300 cc，依此類推。