Przede wszystkim wyróżniamy dwie podstawowe grupy silników motocyklowych: dwusuwowe i czterosuwowe. Silniki dwusuwowe, zwane też dwutaktami, spotykane są głównie w starszych motocyklach, skuterach i motorowerach. Wykonują one cztery fazy pracy (ssanie, sprężanie, praca i wydech) w ciągu dwóch suwów tłoka. W silniku czterosuwowym, jak sama nazwa wskazuje, tłok wykonuje cztery ruchy posuwisto-zwrotne w jednym cyklu roboczym.
Zobacz też: Jakie są rodzaje motocykli?
Dwusuwy charakteryzują się prostą budową, jednak wady takie jak wysokie zużycie paliwa, głośna praca i duża emisja spalin spowodowały, że zostały właściwie wyparte przez czterotakty.
Czterosuwy zdecydowanie dominują, jeśli chodzi o pojazdy napędzane silnikami spalinowymi. Również dla jednośladów powstało wiele ich odmian, różniących się przede wszystkim układem cylindrów.
Zobacz też: Motocykl dla kobiety
Single
Silniki jednocylindrowe są na ogół niewielkie i lekkie, dzięki prostej konstrukcji mogą być też łatwo serwisowane. Ich cechą charakterystyczną są duże drgania i moc maksymalna uzyskiwana często przy niewielkiej liczbie obrotów. W przypadku dwusuwów są to konstrukcje o raczej krótkiej żywotności, jednak ich budowa umożliwia samodzielną naprawę.
Silniki jednocylindrowe są stosowane m.in. w motocyklach off-roadowych typu cross lub enduro, które z zasady muszą być jak najlżejsze. Zdarza się jednak również montowanie jednocylindrówek w maszynach zupełnie innego rodzaju, jak np. w Yamasze SZR660 o zacięciu sportowym.
Zobacz też: W co się ubrać na motocykl?
Silniki rzędowe
Gdy cylindry ułożone są w jednej linii i pracują obok siebie, mówimy o rzędówce. Są to najpopularniejsze jednostki napędowe, jeśli chodzi o motocykle.
Najczęściej spotykane silniki, montowane m.in. w ścigaczach to jednostki czterocylindrowe. Osiągają one dużą moc maksymalną i bardzo wysokie obroty, przez co wymagają stosowania dobrych olejów. Charakteryzują się też zwartą konstrukcją, dowolnością montowania (wzdłuż lub w poprzek) i przeciętną żywotnością.
Zobacz też: Na co należy zwrócić uwagę przy zakupie kasku?
Oprócz czterocylindrówek spotkamy też inne układy rzędowe. Wśród nich są rzędówki dwucylindrowe, tzw. twiny, maszyny o trzech albo o aż sześciu cylindrach.
Silnik widlasty
Silnik typu V daje najlepszy gang, minimalne drgania i wysoki moment obrotowy osiągany przy niewielkiej liczbie obrotów. Cylindry ułożone pod kątem generują przyjemny, charakterystyczny dźwięk. Typ V-2 pozwala na uzyskanie wąskiej konstrukcji.
Zobacz też: Jakie są rodzaje kasków motocyklowych?
V-ki mają wielu fanów, również ze względu na swą długowieczność. Spotykane są przede wszystkim w cruiserach, np. marki Harley-Davidson, ale także np. w pojazdach Ducati.
Boxer
Boksery,czyli silniki o przeciwległych cylindrach, to nietypowe konstrukcje stosowane głównie przez markę BMW. Cylindry położone są w nich naprzeciwko siebie, w linii prostej. Silniki są szerokie, o nisko położonym środku ciężkości.
Zobacz też: Jak zarejestrować motocykl sprowadzony z Wielkiej Brytanii?
Układ ten zapewnia niższy spadek mocy rozwijanej liniowo, wysoką trwałość oraz niższy poziom hałasu i minimalne drgania. Typowy bokser wydaje więc charakterystyczny, basowy pomruk.