Este Peugeot se comercializó con tres motores de gasolina de la familia XU, todos con culata de ocho válvulas. En principio, cubicaba 1,6 litros y 105 CV; más tarde, llegó a los 115 CV; y, en última instancia, recibió un motor de 1,9 litros que desarrollaba 130 CV (122 en las unidades catalizadas). 

Los bloques eran de aluminio, algo que permitió que el peso de las versiones GTi no se incrementara demasiado respecto a los 205 convencionales. Todos los motores incorporaban inyección L-Jetronic de BOSCH

Por desgracia, Peugeot nunca montó una culata de 16 válvulas en el 205 GTi, reservando ese honor a los Peugeot 309 GTi 16 y 405 Mi16... aunque de forma 'extraoficial' era posible montarla incrementando la potencia hasta los 160 CV.