Hay cuatro motores distintos, todos ellos ya presentes en la gama 307.

En gasolina hay un 1,6 litros de 109 CV (prueba del 307 con este motor) y un 2,0 litros de 136 CV. El primero de ellos, comparado con otros familiares de su cilindrada, es el peor en prestaciones y consumo (tabla comparativa). La comparación con el Xsara, que tiene el mismo motor, deja claro que el peso y la resistencia aerodinámica de este 307 condicionan mucho las prestaciones y el consumo.

A diferencia de lo que ocurre con la versión de 1,6 litros de cilindrada, no hay apenas competidores para el 2,0 litros. Hay algunos algo más potentes (el Golf Variant 1.8 T) y muchos que lo son menos. El Golf, con un motor turboalimentado de 150 CV, tiene mejores prestaciones y consumo que el 307.

Los dos motores de gasolina se pueden combinar con una caja de cambios automática que Peugeot llama «Tiptronic system Porsche», que tiene cuatro marchas y mando secuencial.

Hay dos versiones del motor Diesel HDI. La dos tienen 2 litros de cilindrada, alimentación por conducto común, dos válvulas por cilindro y un turbocompresor que da una presión máxima absoluta de 2 bares. Se distinguen por el sistema de alimentación y descontaminación.

La versión menos potente tiene 90 CV. Su inyección es Siemens (con inyectores piezoeléctricos) y trabaja entre 220 y 1.500 bares. El sistema de descontaminación lleva lo normal, que es recirculación de gas de escape y un catalizador de oxidación (prueba del 307 con este motor).

Hay otra versión que da 107 CV, con inyección Bosch (inyectores electromagnéticos) y una presión de trabajo hasta 1.350 bares. A diferencia del 90 CV, tiene intercooler. Para la descontaminación, además de lo que lleva la otra versión, ésta tiene un filtro de partículas (más información sobre este sistema).

En ambos casos se trata de un motor muy suave y silencioso. Sus prestaciones y consumo están igualmente perjudicados por las dimensiones de la carrocería. En el caso del 107 CV, cuyo peso llega a 1.421 kg, su aceleración es mucho menor que la de otros familiares con motor Diesel, aunque no es el peor en consumo (tabla comparativa).