El motor es un diez cilindros de aluminio, con las camisas integradas en el bloque. El ángulo de la V es 90°, más abierto de lo normal en un 10 cilindros. Para que el orden de encendido sea el más conveniente para un diez cilindros en V, las muñequillas del cigüeñal están descentradas 18°, por lo que el orden de encendido queda como si fuera un V a 72°.

Lamborghini ha escogido una V más abierta para que el motor sea menos alto que si fuera a 72°. Además de facilitar el diseño de la parte trasera, eso baja algo el centro de gravedad.

A diferencia del motor que tiene el Murciélago (que es casi cuadrado), este es un carrera larga: 82,5 x 92,8 mm (4.961 cm³). Con esa carrera, la velocidad media del pistón puede ser alta, a 8.000 rpm llega hasta 24,7 m/s. La relación de compresión es 11,0 a 1.

La culata tiene doble árbol de levas movidos por cadena y cuatro válvulas por cilindro.Tiene distribución variable continua en la admisión y el escape; el momento de apertura de la admisión está más avanzado cuanto mayor es el régimen.

También tiene un colector de admisión de longitud variable, largo en régimen bajo y corto en régimen alto. El escape es de tipo 5 en 1.

La lubricación es por cárter seco, con un radiador para el lubricante del motor y otro para el del cambio. Necesita 10 litros de lubricante para el motor y 20 de refrigerante. El encendido es de tipo directo (una bobina para cada cilindro).

La potencia máxima es 499 CV (367 kW) a 7.800 rpm. El par máximo es 510 Nm a 4.500 rpm, un régimen relativamente bajo para un motor que alcanza 8.000 rpm. Da 408 Nm a 1.500 rpm y conserva 449 Nm a régimen de potencia máxima. Alcanza 1.291 kPa de presión media efectiva, lo que indica que la relación entre la cilindrada y la fuerza que da el motor es buena (algo menor que la del motor del Murciélago y similar al del motor Porsche de 3,6 l).