El nuevo Corvette tiene un motor 404 CV de potencia máxima y 6,0 litros de cilindrada. Es un motor completamente nuevo, y es la cuarta generación de un tipo de motores que dentro del grupo GM se denominan «Small Block», y se llevan comercializando desde 1955. La primera versión tenía 195 CV de potencia, con la misma disposición (V8 a 90º) y distancia entre los centros de los cilindros (112 milímetros).

Está construido íntegramente (bloque y culata) en aluminio, por tanto no es el mismo motor que tiene el Hummer H2 (de idéntica carrera y diámetro) que está construido con hierro.

Con respecto al motor del Corvette anterior, el nuevo tiene un sistema de distribución similar, con dos válvulas por cilindro y árbol de levas en el bloque en lugar de en las culatas. El nuevo tiene más cilindrada porque los cilindros miden 26 mm más diámetro y la carrera es igual; la cilindrada es 302 cm³ mayor.

Aumentan la relación de compresión(ahora 10,9 a 1), el régimen de potencia máxima (6.000 rpm en lugar de 5.400 rpm) y el par máximo (546 Nm a 4.400 rpm en vez de 400 a 4.000).

Tiene una potencia específica más alta que la del modelo al que reemplazará (68 CV/l en lugar de 61), pero sigue siendo poco para un deportivo. Entre deportivos con motor atmosférico, un Aston Martin DB7 tiene 71 CV/l; un Ferrari 360 Modena, 111; un Maserati Coupé, 92; y un Porsche GT3 , 106 CV/l.

El C6 está disponible en tres versiones, cada una con tres transmisiones diferenciadas.
La versión «Z51» tiene una caja de cambios manual de seis velocidades (Tremec T-56, que utilizaba el anterior Corvette y otros modelos de GM y Ford). Tiene unos desarrollos de transmisión más cortos, que según GM mejoran la aceleración en 1 décima de segundo. Todas las versiones Europeas con esta caja de cambios y todas las «Z51» tienen un radiador de aceite de transmisión.

Sin incremento en el precio final, hay una caja de cambios automática de cuatro velocidades Hydra-Matic 4L65-E, que es una evolución de la que tenía el modelo anterior (4L60-E), que está reforzada para aguantar el mayor par que tiene el C6.
Opcionalmente, se puede elegir la versión «F55», con suspensión activa y caja manual de 6 velocidades, con desarrollos más largos.

Teniendo en cuenta la potencia del motor, el consumo homologado es muy contenido: la versión «Z51» consume 19,8 l/100 km en ciclo urbano y 9,1 l/100 km en ciclo extraurbano; cifras que se ven reducidas en la versión con cambio automático (17,2 l/100 km en cuidad y 8,4 l/100 km en carretera).