Двигатели бывают двухтактными и четырехтактными.

Двухтактный двигатель имеет простую и недорогую конструкцию, однако для его эксплуатации необходимы специальные масло и топливо. Допустимо также использование обычного 92-ого или 95-ого бензина, смешанного с маслом. Однако износ деталей при этом может возрасти, т. к. угадать нужные пропорции при разведении топлива маслом достаточно сложно. Из-за некачественного топлива двигатель работает неустойчиво, повышается его износ и может скапливаться нагар.

Четырехтактный двигатель имеет более сложную конструкцию, и, следовательно, его производство обходится дороже. К его достоинствам можно отнести экономичность, менее ощутимые, чем у двухтактного двигателя, шум и вибрацию, более чистый выхлоп, а также отсутствие необходимости постоянного контроля уровня масла.

Существует два типа охлаждения двигателя мотоцикла: воздушное и жидкостное.

При воздушном типе охлаждения тепло отводится от двигателя посредством воздушного обдува.

Мотоциклы с воздушным охлаждением имеют на стенках двигателя характерные радиаторные ребра. Воздушное охлаждение может быть естественным или принудительным. Разница заключается в том, что при принудительном воздушном охлаждении на мотоцикл устанавливается вентилятор, который обдувает двигатель в случае, когда естественного обдува недостаточно, например в пробке. Однако это существенно повышает уровень шума мотоцикла. При естественном охлаждении мотоцикл легко может перегреться при простое. В таких ситуациях приходится глушить мотор и ждать, пока он остынет.

Жидкостное охлаждение имеет более сложную конструкцию: цилиндры омываются жидкостью, прокачиваемой насосом по контуру системы охлаждения, затем горячая жидкость попадает в радиатор, где охлаждается при помощи вентилятора. Такая конструкция значительно надежнее и стабильнее охлаждает двигатель, однако имеет существенно более высокую стоимость.