オートバイ用エンジン
ロータリーエンジンを採用した1975年式スズキ・RE-5
詳細は「ロータリーエンジン」を参照
フェリクス・ヴァンケルが考案したヴァンケル式ロータリーエンジンは、小型コンパクトで高出力を発揮するというコンセプトから、オートバイ用エンジンとして比較的早くから研究対象となってきた。歴史上は1970年にDKWがZF ザックスのエンジンを搭載して開発したハーキュレスW2000、1972年にヤマハ発動機がヤンマー製エンジンを用いて試作したヤマハ・RZ201、1972年から1980年に掛けてオランダのバンビーンが受注製造したバンビーン・OCR1000、1975年から76年に掛けてスズキが量産販売したスズキ・RE-5、1987年から1992年までイギリスのノートンが製造したノートン・インターポール2やノートン・コマンダーが知られているが、いずれも短命に終わっている。
Megolaにおけるインホイールエンジンとしての回転式エンジン採用例
詳細は「インホイールエンジン」を参照
星型エンジンと同じく元々航空機用エンジンとして開発された回転式エンジンも、オートバイ用エンジンとして搭載が検討された事例が複数見受けられる。
1900年代初頭、モペッドのペダルにあたる部分に小型の回転式エンジンを設置して動力源とする方法が試され、その後フロントホイール内部に回転式エンジンを搭載するインホイールエンジンが製作された。インホイールエンジンで最も大きな成功を収めたのがドイツのen:Megolaで、1921年から1925年にかけて少数が製造された。その後100年弱の時を経た2008年、アメリカのen:RevoPower社は自転車用の後付けエンジンであるThe Wheelを発売した。
1976年型カワサキ・KR250 GPレーサーの横置きタンデム2気筒エンジン
詳細は「U型エンジン#タンデム2気筒」を参照
タンデム2気筒は2つの単気筒エンジンを連結したU型エンジンの一種であり、川崎重工業製の2ストローク機関でのみ採用された。競技用車両ではKR250とKR350に横置き搭載され、市販車両でもレーサー仕様の360度同爆エンジンから180度交互点火に変更された上でカワサキ・KR250に搭載された。しかし、機構上の信頼性に乏しかったことから大きな成功を収めることなく、後継のKR-1では横置き直列2気筒が搭載されている。
6気筒エンジンはオートバイ用としては、ホンダ・RC166のように初めは4気筒エンジンを上回る高回転域を目指すために用いられたが、現在では自動車と同様に静粛性を要求される車種にのみ用いられている。
オートバイ用エンジンとして採用される例が多いものの一つで、ツインと呼ばれることが多い。
ハイブリッドカーと同じく内燃機関と電動機を組み合わせたハイブリッドオートバイの研究も行われている。
空冷エンジンは最も初期のオートバイから採用され続けている。シリンダー外部には表面積を大きくして外気への熱の放出を多くするために冷却フィンが設けられていて、独特の外観を持っている。より効率の良い冷却のために設計者は様々な形状の冷却フィンを考案し新型エンジンに採用した。エンジンが露出しているオートバイでは車体デザインの一部として扱われることも多く、水冷エンジンにも空冷の冷却フィンを模した外観のシリンダーブロックがデザインされる例も少なくない。スクーターの場合は走行風を受けにくい車体後方にエンジンが搭載されていることから、クランクの回転を動力とする強制空冷用のファンが設けられているものが多い。
空冷エンジンは水冷エンジンに比べ、部品の温度変化が大きくなりやすいため部品同士の間クリアランスは総じて広めに取られる場合が多く、加えて、ウォータジャケットのようにシリンダー周囲に音を抑えられる構造を持たないことから、エンジンの動作音が大きくなりがちになる。
一方、構造の単純さと製造コストの安さから途上国向けのオートバイでは未だに幅広い製品に用いられ続けている。あるいは、冷却フィンの造形や、エンジンを停止した後に金属部材が冷めていく際に響く音など、空冷エンジン特有の嗜好性には根強い愛好者も多く、空冷エンジンを搭載した新型車種もしばしばみられる。
単気筒エンジンはシングル、あるいは稀にサンパー(thumper)と呼ばれ、オートバイ用エンジンとしては最も古い歴史を持つ。ビジネスバイクやスクーターではシリンダーがほぼ水平に倒した状態で搭載される例が多い。単気筒エンジンは構造が簡素で整備性が高いことから、部品コストや整備費用が安く、小型化しやすい利点がある。2気筒以上のエンジンよりも爆発間隔が長く、大きなフライホイールが必要となり、アクセルに対するレスポンスは緩やかなものとなる。
1950年代まではノートン・マンクスなどのオンロードレーサーも大排気量の単気筒エンジンを用いていたが、レスポンスの緩やかな特性がレースにおいてはネックとなり、大排気量部門においては次第に単気筒エンジンは廃れていくことになった。一方で、低回転域から粘り強いトルクを発揮しやすい特性を活かせるオフロードレースでは、大きな排気量の単気筒エンジンが用いられることがある。大排気量の単気筒エンジンは特有の排気音を発生し、これを「鼓動感」と呼んで好むユーザーも少なくない。