تاکنون سه موتور برای پژو ۳۰۱ درنظر گرفته شده است. اولین موتور ۱٫۶ لیتری چهارسیلندر با تکنولوژی VTi است که ۱۱۵ اسب بخار نیرو تولید می کند.موتور ۱٫۲ لیتری سه سیلندر با توان ۷۲ اسب بخار و موتور ۱٫۶ لیتری چهار سیلندر HDi دیزلی با قدرت ۹۲ اسب بخار هم قابل انتخاب می باشند. بعد از پژو ۲۰۸ این دومین خودرویی است که از موتور سه سیلندر ۱٫۲ لیتری VTi استفاده می کند.