Puede tener motores gasolina y Diesel. El motor de gasolina tiene 2.0 litros de cilindrada y es totalmente nuevo (también lo lleva el nuevo Primera). Da 140 CV de potencia máxima a 6.000 rpm y 192 Nm de par a 4.000 rpm. Está totalmente (bloque y culata) construido de aluminio, otras características es que tiene 16 válvulas, dos árboles de equilibrado y admisión variable.
Se vende con caja manual de 5 velocidades o automática de tres con overdrive , en realidad cuatro marchas.
El consumo medio es 9,3 litros cada 100 km, acelera hasta 100 km/h en 11.3 segundos y alcanza 177 km/h de velocidad máxima.
El Diesel es muy parecido al que tiene el Almera y el Tino. Aunque la principal diferencia con respecto al motor del Tino es que tiene conducto común, y la principal diferencia con relación al Almera es que tiene intercooler y también conducto común. Según Nissan, con este sistema aumenta el par máximo, así como la suavidad y silencio de marcha.
La potencia máxima es 114 CV (igual que el Tino) pero difiere en la cifra de par máximo que en el X-Trail es 270 Nm a 2.000 rpm, en lugar de 235 Nm 2.000 a 2.000 rpm.
Este motor se vende con caja manual de 6 velocidades, una novedad en este tipo de coches.
Con este motor el X-Trail es capaz de alcanzar 165 km/h de velocidad máxima y acelerar de 0 a 100 km/h en 13,7 segundos. Las prestaciones son peores que en el gasolina, pero el consumo del Diesel es 7,2 litros cada 100 km en lugar de 9,3 (un 23% más bajo). El X-Trail Diesel pesa 86 kg más que el gasolina (1.524 frente a 1.607 kg).