El motor de 2 litros es el mismo que tienen actualmente otros modelos de PSA, como el Citroën C5 2.0i 16v.
Es un motor de cuatro cilindros, con bloque de aluminio con camisas de fundición, culata de dos árboles de levas movidos por correa y 16 válvulas. Tiene una inyección Magneti Marelli con acelerador electrónico. Como en el C5, en el 407 da 136 CV de potencia máxima a 6.000 rpm y 190 Nm de par máximo a 4.100 rpm.
El otro motor de gasolina de cuatro cilindros disponible inicialmente es el 2,2 litros que también lleva el 607 2.2i, entre otros modelos. Se distingue del motor de 2 litros en que —como otros motores de cuatro cilindros con esta cilindrada— necesita ejes de equilibrado para mantener las vibraciones de segundo orden en un nivel bajo.
También es un motor de aluminio, pero se distingue del 2 litros en que lleva distribución variable en la admisión (de dos posiciones con 20° de variación) y encendido directo. Da 158 CV de potencia máxima a 5.650 rpm y 217 Nm a 3.900 rpm; son las mismas cifras que tiene este motor en otros modelos.
El motor de seis cilindros también es semejante al que llevan ya otros modelos de Peugeot (el 607 3.0 V6). Es un motor de 2,9 l de cilindrada, con bloque de aluminio, cilindros dispuestos en ángulo de 60°. Hay cambios en las culatas con relación a otras versiones de este motor; en el 407 tiene distribución variable continua en la admisión (con 40° de margen). También es distinto el escape, que tiene un silencioso de volumen variable.
En parte debido a estos cambios, la potencia de este motor pasa de 207 a 211 CV, siempre a 6.000 rpm. El par máximo también aumenta 5 Nm hasta 290 Nm, también sin variar de régimen (3.750 rpm).
El motor Diesel de 2 litros de cilindrada y 16 válvulas es el que ha estrenado el Ford Focus C-Max y se utilizará en varios modelos de Peugeot, Citroën y Ford.
Este motor tiene alimentación por conducto común, turbocompresor variable e intercooler.
En el 407, este motor lleva un filtro de partículas de segunda generación; este filtro necesita un aditivo en el combustible, que viene de serie en el coche y dura 120.000 km. Cuando el coche ha recorrido ese espacio, se debe reponer el aditivo y sustituir el filtro. Con este dispositivo cumple la normativa de emisiones Euro 4.
La potencia máxima de este motor es 136 CV a 4.000 rpm y el par máximo es 320 Nm a 2.000 rpm. Tiene una función que, en cualquier marcha salvo las dos más cortas, puede aumentar momentáneamente el par máximo hasta 340 Nm, mediante un aumento en la presión de turbocompresor.