Deretan motor-motor yang dipakai dalam kelas MotoGP .
Setiap peraturan mengenai tiap-tiap kelas balapan dibentuk oleh FIM sebagai organisasi yang berwenang melakukanya. FIM membentuk dan mengeluarkan peraturan-peraturan baru yang dipandang sesuai dengan perkembangan balapan. Pada permulaan era baru MotoGP di tahun 2002, motor bermesin 2 tak 500cc dan 4 tak 990cc dibolehkan untuk digunakan dalam balapan. Kedahsyatan tenaga dari motor bermesin 4 tak yang mengungguli motor bermesin 2 tak menyingkirkan seluruh mesin 2 tak dari persaingan, dan musim-musim balap selanjutnya tidak ada lagi motor 2 tak yang digunakan.
Pada tahun 2007, FIM akan memberlakukan peraturan baru bahwa motor-motor MotoGP akan dibatasi menjadi 4 tak 800cc. Alasan yang dikemukakan dari pengurangan kapasitas silinder mesin ini adalah untuk meningkatkan keamanan pembalap, mengingat tenaga dan kecepatan puncak yang dihasilkan mesin-mesin MotoGP telah meningkat secara drastis sejak 2002. Rekor kecepatan MotoGP saat ini adalah 347.4 km/jam yang dicetak oleh Loris Capirossi dengan motor Ducati di sirkuit Catalunya, Barcelona pada tahun 2004. Sebagai perbandingan rekor kecepatan F1 saat ini adalah 369.9 km/jam yang dicetak oleh Antonio Pizonia dengan mobil BMW, di sirkuit Monza ditahun 2004.
Keputusan pilihan untuk membatasi kapasitas mesin menjadi 800cc (daripada dengan metode pembatasan tenaga lain, seperti pengurangan jumlah gir transmisi yang diijinkan) menurut para pengamat MotoGP sangat menguntungkan Honda. Honda menggunakan mesin lima silinder, dan hanya perlu mengurangi satu silinder untuk membenahi mesin mereka agar sesuai regulasi yang baru, sementara pabrikan lainnya harus mendesain ulang seluruh mesin mereka. Pembatasan menjadi 800cc juga menimbulkan kontroversi bahwa sepertinya saat ini motor yang digunakan dalam kejuaraan Superbike 1000cc menjadi yang tercepat dalam balapan motor sirkuit di seluruh dunia.
Mesin yang digunakan dalam kelas 125cc dibatasi sebanyak satu silinder dan dengan berat minimal 80 kilogram, sementara untuk kelas 250cc dibatasi sebanyak dua silnder dengan berat minimal 100 kilogram.
Motor-motor untuk kelas MotoGP dibolehkan menggunakan mesin dengan jumlah silinder antara tiga sampai enam silinder, dan terdapat variasi dalam pembatasan berat tergantung jumlah silinder yang digunakan. Ini disebabkan sebuah mesin dengan silinder yang lebih banyak, tenaga yang dihasilkan juga lebih besar, dan batasan berat meningkat. Pada tahun 2006 mesin-mesin yang digunakan di MotoGP adalah mesin empat dan lima silinder. Honda menggunakan lima silinder, sementara Yamaha, Ducati, Kawasaki, dan Suzuki menggunakan empat silinder.
Motor-motor yang digunakan dalam Grandprix motor dibuat tidak hanya untuk balapan saja, tetapi juga sebagai ajang unjuk kekuatan dan kemajuan teknologi antar pabrikan. Sebagai hasilnya seluruh mesin-mesin MotoGP dibuat dengan menggunakan material yang sangat mahal dan ringan seperti titanium, dan carbon-fiber-reinforced plastic. Motor-motor tersebut juga menggunakan teknologi yang tidak tersedia untuk konsumsi umum, misalnya adalah perangkat elektronik yang canggih termasuk telemetri, engine management systems, kontrol traksi, rem cakram karbon, dan teknologi mesin modern yang diadopsi dari teknologi mesin mobil F1.
Jika motor-motor yang dipakai di kelas MotoGP hanya dilombakan di tingkat kejuaraan dunia, motor-motor yang digunakan di kelas 125cc dan 250cc relatif lebih terjangkau. Harga sebuah motor 125cc kurang lebih sama dengan sebuah mobil. Motor-motor ini sering digunakan dalam kejuaraan balap motor nasional diseluruh dunia.
Satu dari beberapa tantangan utama yang dihadapi para pembalap MotoGP dan Insinyur motor MotoGP adalah bagaimana untuk menyalurkan tenaga mesin yang luar biasa – lebih dari 240 dk (179 kW), melalui titik kontak dua buah ban dan permukaan aspal sirkuit dengan lebar hanya sekitar lengan manusia. Sebagai perbandingan mobil F1 menghasilkan lebih dari 950 dk (700 kW) tetapi dengan empat buah ban, sehingga memiliki titik kontak permukaan dengan aspal sepuluh kali lebih lebar dari motor MotoGP.
