Wydawać by się mogło, że wszelkie pojazdy mechaniczne wyposażone w silniki spalinowe powinny przynajmniej w ogólnym zarysie mieć zbliżoną konstrukcję jednostek napędowych, tymczasem okazuje się że te stosowane do motocykli znacznie różnią się od samochodowych.
Po ponad 120 latach rozwoju konstrukcji napędu jedno- i dwuśladów możemy jednoznacznie stwierdzić, jakiego rodzaju silniki lepiej sprawdzają się w motocyklach, a jakie w samochodach. Wysokoprężne silniki diesla, mimo podejmowanych kilku prób z różnych powodów nie spełniają potrzeb lekkich i dynamicznych konstrukcji jakimi są motocykle, a z kolei silniki dwusuwowe, już dawno przestały być stosowane w samochodach. Panuje powszechne przekonanie, że w motocyklach dwusuwy najlepsze czasy mają za sobą, ale ostatnie lata dowodzą, że w pewnym stopniu wracają do użytku. Ze względu na prostotę konstrukcji, a co za tym idzie niewielką masę, nigdy nie zniknęły z terenowych maszyn sportowych.
Jednak z powodu dużych emisji substancji szkodliwych w spalinach tego typu jednostek w praktyce zaprzestano instalacji silników dwusuwowych w motocyklach homologowanych. Możliwości technologiczne stale się rozwijają i na przestrzeni ostatnich kilku lat po udanych próbach z jednostkami zasilanymi wtryskiem paliwa i wałem korbowym smarowanym pod ciśnieniem takie firmy jak KTM (w motocyklach terenowych) czy Peugeot (w kilku modelach skuterów) oferują pojazdy z silnikami dwusuwowymi spełniające wymogi norm Euro4 obowiązujące obecnie dla jednośladów.
Zdecydowanie najpowszechniej stosowanymi współcześnie jednostkami napędowymi w motocyklach są silniki czterosuwowe, z liczbą cylindrów od jednego do sześciu – w zależności od przeznaczenia pojazdu. Pod względem konfiguracji i liczby cylindrów ilość rozwiązań jest zdecydowanie większą, niż w samochodach. W motocyklach oprócz pojedynczych cylindrów (singiel) znajdziemy twiny (R2 – 2 cylindry pionowe), 3(R3) lub 4(R4) cylindry w rzędzie, jednostki widlaste dwu i czterocylindrowe o różnym kącie rozwarcia cylindrów.
Jednostki o kącie rozwarcia 180º podzielimy na 2 rodzaje: boksery (każdy tłok na osobnym wykorbieniu wału ) i Flat Twin (2 korbowody na wspólnym czopie). Silniki w układzie V mogą być wzdłużne (Moto Guzzi), oraz poprzeczne (Harley-Davidson, Indian). Zdarzały się jednak poszukiwania innych, bardziej ekstrawaganckich rozwiązań, jak na przykład Megola, która stosowała silnik rotacyjny (gwiazdowy, typu lotniczego) instalowany bezpośrednio w piaście przedniego koła, czy podjęte przez polskich konstruktorów próby budowy silnika w układzie krzyżowym.
Na przestrzeni lat udział poszczególnych rozwiązań zmieniał się i uzależniony był od wielu różnych czynników, w tym także i mody. Najlepszym przykładem mogą być dwucylindrowe jednostki widlaste – roku 1985 ich udział w rynku stanowił zaledwie 16% ogółu produkcji jednośladów na świecie a stosowane były w głównej mierze przez amerykańskiego Harleya-Davidsona. Gdy jednak producenci japońscy wprowadzili je do swojej oferty, w ciągu 20 lat ich udział wzrósł do 45%.
Jednostki R4 (cztery cylindry w rzędzie) do powszechnego użytku wprowadzone zostały przez producentów japońskich (Honda CB 750 Four) na przełomie lat 60. i 70. ubiegłego wieku i praktycznie zdominowały rynek maszyn sportowych i sportowo -turystycznych na wiele lat. Jednak do roku 2005 ich udział w ogólnym rynku wzrósł zaledwie do 21%. Pod koniec roku 2014 udział w rynku konstrukcji R4 zmalał z kolei do zaledwie 13%, oddając pole głównie jednostkom R2 i V2, oraz w pewnym stopniu R3.
Czterocylindrowy silnik rzędowy dysponuje najlepszym stosunkiem moc/pojemność. Silnik R2 o podobnej pojemności skokowej zdolny jest generować znacznie niższą moc maksymalną i mniejszy maksymalny moment obrotowy. Motocyklowe silniki czterocylindrowe średnio osiągają poziom 12 000 obr/ min, a w sporcie spotykamy wartości znacznie wyższe. Silniki R4 mają znacznie lepsze charakterystyki w zakresie wysokich obrotów , bowiem ich sumaryczna „przelotowość” kanałów ssących i wydechowych jest większa niż w silnikach dwucylindrowych i są w stanie w tym samym czasie przetransportować więcej mieszanki paliwowo-powietrznej, przez co proces napełniania komór spalania jest sprawniejszy.
To, co jest zaletą przy wysokich obrotach, stanowi wadę przy obrotach niskich, bowiem wymiana ładunku jest utrudniona ze względu na zmniejszoną prędkość przepływu mieszanki. Aby zniwelować to niekorzystne zjawisko w nowoczesnych silnikach R4 stosuje się podwójne przepustnice i zawory sterujące w układzie wydechowym. Jednak mimo tych niezaprzeczalnych zalet silniki R4 mają obecnie niewielki udział w rynku – biją je na głowę układy V2 i R2.
Dwucylindrowe jednostki posiadają bowiem także swoje zalety. Przede wszystkim mają bardzo zwartą budowę, co znacząco wpływa na obniżenie oporu aerodynamicznego motocykla, co przekłada się na mniejsze zużycie paliwa. Mniejszy apetyt na paliwo spowodowany jest także prostszą konstrukcją – mniejszą liczbą części ruchomych, a więc mniejsze straty mechaniczne. Prostsza konstrukcja przekłada się także na cenę maszyny.
Od pewnego czasu coraz większą popularnością cieszą się silniki w układzie R3. Kilkanaście lat temu z powodzeniem tego typu rozwiązanie w nowoczesnych motocyklach zastosował Triumph, chociaż wcześniej spotykano je w japońskich dwusuwach większych pojemności, a w latach 70. bez większego sukcesu eksperymentowały z nimi różne firmy angielskie. Niedawno do brytyjskiego producenta dołączyła Yamaha i MV Agusta, oferując gamę modeli opartych na silniku trzycylindrowym. To rozwiązanie ma swoje wady i zalety. Z jednej strony dysponują znacznie lepszą szybkobieżnością niż R2 czy V2, z drugiej jednak znacznie trudniej jest wyrównoważyć układ korbowo – tłokowy, niż w przypadku parzystej liczby cylindrów. Seryjnie produkowany motocykl o największej pojemności skokowej (2 300 ccm) to obecnie Triumhh Rocket III właśnie z silnikiem trzycylindrowym w układzie wzdłużnym.
Coraz modniejszym ostatnio rozwiązaniem jest jednostka V4 stosowana głównie w maszynach sportowych i sportowo-turystycznych. Do niedawna tego typu silniki nie cieszyły się szczególnym powodzeniem, uchodziły za zbyt wyrafinowane, skomplikowane, drogie zarówno w produkcji, jak i serwisowaniu. W praktyce tylko Honda stosowała to rozwiązanie (modele VFR), Ostatnio jednak KTM i Ducati sięgnęły z powodzeniem po te rozwiązania w swoich maszynach sportowych. I chociaż nie są to motocykle tanie, znajdują jednak zwolenników ze względu na niespotykane osiągi.
Współczesny świat jednak głównie oczekuje na motocykle funkcjonalne, oszczędne i tanie a przy tym choćby w minimalnym stopniu dynamiczne. W tej kategorii zdecydowanie prym wiodą jednocylindrowe maszyny o pojemności 125 ccm wyposażone w silniki czterosuwowe z rozrządem OHC. W samych tylko Indiach na rynek wewnętrzny wytwarza się ich ponad 4 mln sztuk rocznie, a przecież japońska Honda jest jeszcze większym producentem. Przeważnie są to jednostki chłodzone powietrzem, dysponujące mocą 9 – 14 KM, co pozwala bez problemu osiągać prędkość trwałą powyżej 90 km/h. Oczywiście zdarzają się konstrukcje bardziej wyrafinowane z rozrządem DOHC i chłodzeniem cieczą, jednak ze względu na koszty produkcji i droższy serwis cieszą się nieco mniejsza popularnością.