第二代S80将是第一款装备V8发动机的沃尔沃轿车，沃尔沃推出的紧凑型V8发动机采用横置布局，最大输出功率231.4kW，峰值扭矩440Nm。这台发动机首次出现在沃尔沃XC90的旗舰车型上，它是目前市场上最为清洁的V8发动机之一。新车还将推出一台新型自然吸气式直列6缸汽油发动机，这台紧凑的发动机，尺寸与目前使用的直5一样，由于采用了凸轮轴驱动的机械装置，辅助结构也进行重新安排，部分装备整合在活塞中，因此体积大幅缩小，它还能匹配6档自动变速箱。这款直6发动机排量为3.2升，最大输出功率为175kW，峰值扭矩达到320Nm，拥有迅捷的加速能力。新车的发动机序列中，还包括经典的2.5升直列5缸涡轮增压发动机，以及自主研发的最新一代涡轮增压5缸柴油发动机。作为沃尔沃最大的轿车车型，新S80上将会在V8车型上配备全轮驱动系统。