4-cylindrowy turbodoładowany silnik o pojemności 1995 cm³ o mocy maksymalnej 175 KM z koncernu Fiat (słynny DOHC Lampredi), który zastąpiony został w marcu 1991 przez silnik V6 (także 2.0 Turbo) o mocy 205 KM (Busso). W ofercie Alfy znalazła się także wersja 3.0 V6, 12-zaworowa o mocy 184 lub 200 KM w wersji QV.
Gama silników modelu 164 nie składała się tylko z jednostek benzynowych, gdyż w sprzedaży znajdowała się wersja wysokoprężna – turbodiesel VM Motori o pojemności 2,5 litra, mocy 117 KM i momencie obrotowym przekraczającym 250 Nm. Wówczas Alfa Romeo 164 2.5 TD zaliczała się do najszybszych aut osobowych z dieslem pod maską. Do prędkości 100 km/h rozpędzała się w ok. 11 sekund; prędkość maksymalna wynosiła ok. 200 km/h. W 1992 roku moc tego silnika podniesiono do 125 KM.
Standardowo stosowana była manualna skrzynia biegów o pięciu przełożeniach, z silnikami V6 oferowano możliwość zamówienia skrzyni automatycznej.
W czerwcu 1990 roku (rok modelowy 1991) przeprowadzono pierwsze modernizacje poprawiając zawieszenie zespołu napędowego co zniwelowało szarpanie podczas ruszania oraz w tylnej części nadwozia na lampach białe paski zostały zastąpione czerwonymi.