標緻307配備了兩款發動機，分別是1.6升和2.0升。以下是這兩款發動機的介紹：
1.6升發動機。該發動機是PSA集團的主力發動機，被稱為TU5JP4，直列四缸，雙頂置凸輪軸(DOHC)，16氣門，最大功率為78kW，最大扭矩為142Nm。這款發動機在2003年被引入中國。
2.0升發動機。該發動機採用了CVTS連續可變正時系統，最大功率達到108kW，扭矩在4000rpm時達到峰值的200Nm，在2000到5000轉的轉速區間內都能保持90%以上的扭矩輸出。
此外，標緻307還搭載了4速自動變速箱，部分車型配備了保時捷技術的手自動一體化自動變速箱。