Motor motocikla je onaj koji pokreće motocikl, a često sadrži jedan do šest cilindara i može se ubrizgavati gorivo, rasplinjati, pa čak i puniti turbo. Rani dizajn motora motocikla oslanjao se na dvotaktno izgaranje i podmazivanje, ali većina modernih verzija ima četverotaktni dizajn. Većina dizajna motora motocikla ima prijenosnik ugrađen u kućište motora, a dvije komponente funkcioniraju kao jedan dizajn.
Motor motocikla obično je dizajniran tako da postigne svoju vršnu snagu pri visokim okretajima motora u minuti ili RPM. Tipičan motocikl može udobno raditi pri 6,000 do 8,000 o/min bez oštećenja. Neki od japanskih motocikala u stilu kafića sposobni su izdržati dugotrajan rad pri 10,000 o/min i više. Postoje čak i neki posebno dizajnirani motocikli za drag racing koji mogu sigurno raditi daleko više od toga.
Motor motocikla ne razlikuje se puno od motora koji se nalazi u prosječnom automobilu, ali je obično napravljen u manjem obimu. Osnovne funkcije goriva, vatre i kompresije postoje u motociklu i podložan je istim vrstama mehaničkih problema kao i automobil. Problemi s pregrijavanjem i isporukom goriva najčešći su u motoru motocikla. Obično je loše održavanje iza većine problema.
Iako je motocikl u većini slučajeva hlađen tekućinom, ima neke vrlo visokotehnološke značajke koje još nisu pronašle dom u automobilskom motoru. Egzotične legure koje se koriste u proizvodnji motora kao i svemirski dizajn u elektranama pomažu u stvaranju ultra brzih i brzih strojeva. Neki eksperimentalni modeli su uključili takve značajke kao što su klipovi ovalnog oblika u dizajnu motora, što je cijenu motocikla dovelo u ligu super-automobila i dalje.
U Sjedinjenim Državama, Harley Davidson je odlučio ostati s dizajnom motora s zračnim hlađenjem vrlo sličnim njegovim originalnim motociklima u stilu ranih 1900-ih. Harley Davidson V-twin, zračno hlađeni motor motocikla je samostalni motor. Motor je u ovom dizajnu odvojen od mjenjača i povezan je s mjenjačem preko pogonskog lanca ili remena koji se naziva primarni pogon. Mjenjač može biti jedinica s četiri do šest brzina, a konačni pogon na stražnju gumu može biti ili lanac ili zupčasti remen. Moderna tehnologija pronašla je svoj put u dizajnerskim studijima Harley Davidson, a u svojoj liniji nudi verziju s tekućim hlađenjem s pogonom na osovinu.