凯美瑞使用的是2.0L和2.5L发动机。在动力方面，这款车共推出了两款动力车型，分别搭载的是2.0L和2.5L自然吸气发动机，同时还推出了一款混动版车型，混动版车型搭载的是一台2.5L自然吸气发动机和电动机组合。
凯美瑞搭载的这台2.0L发动机最大功率为131kw，最大扭矩为210牛米，2.5L发动机的最大功率为154kw，最大扭矩为250牛米。
凯美瑞搭载的这台发动机型号为6AR-FSE，相对于老款的发动机，新款发动机在动力上有了明显的提升，这款发动机增加了缸内直喷技术，发动机不仅局限于常规的缸内直喷，而是采用了雷克萨斯IS以及GS等车型中出现的D-4S双喷射系统，这套系统不仅可以提升汽车的动力，同时还能提高发动机的燃油经济性。
这套系统共提供了两个喷油嘴，除了缸内直喷的喷嘴以外，还在进气歧管内设计了一个喷嘴，可以根据汽车行驶的状态在缸内直喷与歧管喷射之间自由进行切换，降低了发动机的负荷，同时也提升了发动机的功率。