Sous le capot de la Peugeot 508, on devrait retrouver à peu de chose près, les motorisations du Peugeot 3008. Ainsi, des moteurs essence et diesel seront au programme à savoir, des moteurs PureTech (1,6 litre) et BlueHDI (1,6 litre et 2,0 litres) offrant plusieurs niveaux de puissance.