Tiene cinco cilindros, veinte válvulas y 2,4 l de cilindrada. Alcanza una potencia máxima de 185 CV a 4.000 rpm y un par máximo de 330 Nm a 1.500 rpm. Lleva turbocompresor variable y filtro de partículas.

Únicamente estará disponible con cambio automático de cinco velocidades, con mando secuencial para manejarlo manualmente. Mejora las prestaciones, sin empeorar el consumo, de la anterior versión con el motor de 175 CV. Alcanza una velocidad máxima de 225 km/h, acelera de 0 a 100 km/h en 9,7 s y tiene un consumo medio de 8,8 l cada 100 km; las prestaciones son normales para su potencia, el consumo es algo alto (tabla comparativa).

Además de con el nuevo motor, el Thesis puede elegirse con dos motores de gasolina: un 2,4 l de 170 CV y un 3,2 l V6 de 230 CV. Con el primero puede optarse por un cambio manual de seis velocidades o un automático de cinco. Mientras que la versión más potente sólo está disponible con cambio automático.

Según versiones, el Lancia Thesis tiene de serie control de estabilidad; ocho airbags; navegador; equipo Hi-Fi Bose; climatizador automático multizona, asientos delanteros ventilados, con calefacción y con masaje; alarma volumétrica, televisor y sistema de ayuda para aparcar. Ahora puede llevar tapicería y revestimientos interiores en piel roja Frau.