Motor Murciélaga je vyroben z hliníku a má čtyři vačkové hřídele, variabilní časování ventilů a přímé vstřikování paliva. Má kompresní poměr 11:1 a je mazán systémem suché jímky. Motor V12 je spárován se šestistupňovou manuální převodovkou, která posílá výkon na zadní kola přes středový diferenciál s viskózní spojkou.
Vůz je také vybaven systémem pohonu všech kol, který pomáhá zlepšit trakci a stabilitu, zejména při vysokých rychlostech nebo v náročných silničních podmínkách. Tato vyspělá pohonná jednotka dává Murciélagu působivé výkonové schopnosti.
Motorový prostor Murciélaga je navíc navržen pro snadný přístup a údržbu. Kapota je vpředu odklápěcí a otevírá se nahoru, aby odhalila motor, zatímco sání vzduchu a další součásti jsou snadno přístupné pro údržbu a opravy.