Hay tres motores nuevos. Uno es un gasolina de 4 cilindros, 16 válvulas, 2.230 cm3 y 158 CV, evolución del que tienen 406 2.0 y 206 GTi (2 l y 135 CV). Como ocurre en otros motores de cuatro cilindros en línea de cilindrada alta, tiene árboles de equilibrado para limitar vibraciones (en el dibujo, debajo del cigüeñal y en detalle). Son dos ejes de excéntricas que giran en sentido inverso entre sí y a un régimen dos veces superior al motor. Un segundo motor de gasolina tiene 6 cilindros en V; es el anterior 3 litros, pero con culata, conductos, calculador e inyección modificados, que desarrolla ahora 207 CV. Los dos motores de gasolina tienen distribución variable.
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Peugeot es pionera en técnicas de descontaminación con el motor Diesel HDi del 607. Es un cuatro cilindros de 2,2 litros y 133 CV que, como otros elementos de la familia HDi, tiene inyección directa con alimentación por conducto común. A diferencia de ellos, la culata cuenta con cuatro válvulas por cilindro y un sistema de admisión variable; de los dos conductos de admisión, uno crea una gran turbulencia y el otro proporciona un gran caudal. Cuando no es necesario ese caudal (bajo régimen y carga) sólo entra aire por el conducto que aumenta la turbulencia, lo que facilita la combustión del gasóleo.
Tiene también un turbocompresor de geometría variable, de construcción más sencilla que los actuales, y árboles de equilibrado, pero la principal aportación tecnológica de este motor es el llamado "filtro de partículas". No es solamente un filtro, sino un sistema complejo para eliminar partículas (que son básicamente gasóleo mal quemado). Por una parte está el filtro propiamente dicho que retiene las partículas; por otra, un sistema que las quema con el mismo gas de escape. Para que el gas de escape alcance la temperatura adecuada, hay una inyección secundaria de combustible que lo calienta y un aditivo que facilita esa combustión. Ese aditivo está integrado en el sistema de inyección, el motor lo dosifica automáticamente y no lo debe reponer el conductor, está previsto hacerlo en las operaciones normales de mantenimiento.