Un motor de motocicleta es uno que acciona una motocicleta, y a menudo contiene de uno a seis cilindros y puede inyectarse combustible, carburarse e incluso turboalimentarse. El diseño inicial del motor de la motocicleta se basaba en la combustión y lubricación de dos tiempos, pero la mayoría de las versiones modernas tienen un diseño de cuatro tiempos. La mayoría del diseño del motor de la motocicleta tiene la transmisión diseñada en la carcasa del motor, y los dos componentes funcionan como un diseño único.
El motor de la motocicleta generalmente está diseñado para alcanzar su potencia máxima a altas revoluciones por minuto, o RPM. La motocicleta típica puede operar cómodamente a 6,000 a 8,000 RPM sin daños. Algunas de las motocicletas japonesas de estilo café pueden soportar operaciones prolongadas a 10,000 RPM o más. Incluso hay algunas motocicletas de carreras de arrastre especialmente diseñadas que pueden operar de manera segura mucho más allá de eso.
El motor de la motocicleta no difiere mucho del motor que se encuentra en el automóvil promedio, pero generalmente está construido en una escala más pequeña. Las funciones básicas de combustible, fuego y compresión existen en la motocicleta y es propensa a los mismos tipos de problemas mecánicos que el automóvil. El sobrecalentamiento y los problemas de entrega de combustible son los más comunes en el motor de la motocicleta. Por lo general, el mantenimiento deficiente está detrás de la mayoría de los problemas.
Si bien la motocicleta tiene refrigeración líquida en la mayoría de los casos, tiene algunas características de muy alta tecnología que aún no han encontrado un hogar en el motor del automóvil. Las aleaciones exóticas utilizadas en la producción de motores, así como el diseño de la era espacial en las centrales eléctricas, ayudan a crear máquinas de aceleración ultra rápida y rápida. Algunos modelos experimentales han incluido características tales como pistones de forma ovalada en el diseño del motor, lo que lleva el costo de la motocicleta a la liga de los supercoches y más allá.
En los Estados Unidos, Harley Davidson ha elegido quedarse con un diseño de motor refrigerado por aire muy similar a sus motocicletas originales de principios del siglo XX. El motor de motocicleta Harley Davidson V-twin, refrigerado por aire, es un motor independiente. El motor está separado de la transmisión en este diseño y está conectado a la transmisión a través de una cadena o correa de transmisión llamada transmisión primaria. La transmisión puede ser una unidad de cuatro a seis velocidades y la transmisión final al neumático trasero puede ser una cadena de rodillos o una correa dentada. La tecnología moderna ha encontrado su camino en los estudios de diseño de Harley Davidson, y está ofreciendo una versión de transmisión por eje refrigerada por líquido, en su línea.