Motor motocikla je motor, ki poganja motocikel in pogosto vsebuje od enega do šestih valjev in ga je mogoče vbrizgati gorivo, uplinjač in celo turbo polniti. Zgodnja zasnova motorjev za motocikle se je zanašala na dvotaktno zgorevanje in mazanje, vendar je večina sodobnih različic štiritaktna. Večina motorjev motornih koles ima prenos vgrajen v ohišje motorja, obe komponenti pa delujeta kot ena zasnova.
Motor motocikla je običajno zasnovan tako, da doseže svojo največjo moč pri visokih vrtljajih motorja na minuto ali vrtljajih na minuto. Tipičen motocikel lahko udobno deluje pri 6,000 do 8,000 vrtljajih na minuto brez poškodb. Nekatera motorna kolesa v japonskem slogu kavarne lahko prenesejo dolgotrajno delovanje pri 10,000 vrtljajih na minuto in več. Obstaja celo nekaj posebej zasnovanih motociklov za dirke z vlečenjem, ki lahko varno delujejo daleč preko tega.
Motor motocikla se ne razlikuje veliko od motorja v povprečnem avtomobilu, vendar je običajno izdelan v manjšem obsegu. Osnovne funkcije goriva, ognja in kompresije obstajajo v motociklu in je nagnjen k enakim mehanskim težavam kot avtomobil. Težave s pregrevanjem in dovajanjem goriva so najpogostejše pri motorju motocikla. Običajno je za večino težav slabo vzdrževanje.
Čeprav je motocikel v večini primerov tekočinsko hlajen, ima nekaj zelo visokotehnoloških funkcij, ki še niso našle doma v avtomobilskem motorju. Eksotične zlitine, ki se uporabljajo v proizvodnji motorjev, kot tudi oblikovanje v vesoljski dobi v elektrarnah pripomorejo k ustvarjanju ultra hitrih in hitrih pospeševalnih strojev. Nekateri eksperimentalni modeli so v zasnovo motorja vključili funkcije, kot so bati ovalne oblike, ki so stroške motocikla dvignili v ligo super-avtomobilov in naprej.
V Združenih državah se je Harley Davidson odločil, da ostane z zračno hlajenim motorjem, ki je zelo podoben njegovim originalnim motociklom iz zgodnjih 1900-ih. Motor motocikla Harley Davidson V-twin, zračno hlajen motor je samostojen motor. Motor je v tej zasnovi ločen od menjalnika in je povezan z menjalnikom preko pogonske verige ali jermena, imenovanega primarni pogon. Menjalnik je lahko štiri- do šeststopenjski, končni pogon na zadnjo pnevmatiko pa je lahko valjčna veriga ali zobati jermen. Sodobna tehnologija je našla pot v oblikovalskih studiih Harley Davidson in v svoji ponudbi ponuja tekočinsko hlajeno različico s pogonom na gred.