Der Motor der R1150GS basiert auf dem bekannten luft / ölgekühlten Zweizylinder- Vierventil-Viertakt-Boxermotor.

Aus dem 1200er Cruiser stammen die um 2 mm auf 101 mm vergrößerten Kolben und aus der R1100S die Kurbelwelle und das verstärkte Motorgehäuse. Kolbenhub und Verdichtung blieben unverändert. Entwicklungsziel war es den Drehmomentverlauf auf möglichst hohem Niveau einzuebnen, nicht die Spitzenleistung zu erhöhen.

Im Bereich von 3000 bis 6500 min-1 steht ein Drehmoment von mehr als 90 Nm zur Verfügung. Das maximale Drehmoment von 98 Nm wird bei 5250 min-1 und die maximale Leistung von 85 PS / 62,5 kW bei 6750 min-1 erreicht. Die Fachpresse spricht sogar von 112 Nm bei 5300 min-1 und 92 PS bei 6400 min-1.

Die Einscheiben-Trockenkupplung hat eine 165 mm Mitnehmerscheibe und wird hydraulisch betätigt.