Der V8-Motor-90°-Motor des Maserati GranTurismo S generiert mit einem Hubraum von 4.691 cm³ eine Leistung von 323 kW (440 PS) bei 7.000 U/min sowie ein maximales Drehmoment von 490 Nm bei 4.750 U/min. Er verfügt über zwei obenliegende Nockenwellen pro Zylinderreihe und vier Ventile pro Zylinder.

Die Einlassnockenwellen verfügen über einen kontinuierlichen Phasenwechsler mit niedrigem Druck und Durchführungszeiten von unter 0,15 Sekunden.

Der 4,7-Liter-V8-Motor, das stärkste Triebwerk der Maserati Familie der Triebwerke mit Nasssumpfschmierung, erreicht eine maximale Drehzahl von 7.500 Umdrehungen pro Minute, wobei unter dynamischen Gangwechselbedingungen auch 7.600 U/min erreicht werden können.

Der volle und tiefe Sound des Triebwerks wird durch die spezielle Sportabgasanlage unterstrichen. Sie bietet dabei auch jenen Komfort im Inneren des Fahrzeugs, den man sich von einem Gran Turismo erwartet.

Die aus Stahl gefertigte Anlage besteht aus zwei Abgasleitungen (eine pro Zylinderreihe) mit zentral liegenden Schalldämpfern. Das System verfügt zudem über zwei elektronisch durch die Motorkontrolle gesteuerte und durch den Fahrer über die „Sport“-Taste regulierbare Ventile nahe der Schalldämpfer.

Optisch zeichnet sich die neue Abgasanlage durch die beiden ovalen Endrohre aus.

Das elektronisch gesteuerte Getriebe des Maserati GranTurismo S ist mit einer Zweischeibentrockenkupplung ausgestattet (6 Gänge + Rückwärtsgang - Synchronisierung mit Dreifachkonus im 1. und 2. Gang sowie Synchronisierung mit Zweifachkonus in allen anderen Gängen).

Die Zweischeibenkupplung stammt aus den im Motorsport gesammelten Erfahrungen und ist besonders für Hochleistungssportwagen geeignet. Die verringerten Maße der Kupplungsanlage (Ø 215 mm) und der kleine Durchmesser des Schwungrads (Ø 240 mm) begrenzen die Masse der Anlage und tragen somit im Vergleich zu Fahrzeugen mit Einscheibenkupplung zu einer erheblichen Reduzierung der Trägheit des gesamten Triebwerks bei. Durch diesen Aufbau kann schnell die maximale Rotationsgeschwindigkeit erreicht werden. Daneben reagiert das Getriebe schneller und präziser, wobei auch der Gangwechsel schneller durchgeführt werden kann, was wiederum zu einer gesteigerten Fahrdynamik beiträgt.

Das elektronisch gesteuerte Getriebe sieht zwei Bedienmöglichkeiten vor: manuell und automatisch. Bei manueller Bedienung wird der Fahrer zu einem Höchstmaß in die Fahrdynamik des Fahrzeugs einbezogen. Die Gangwechsel werden hier vom Fahrer vorgenommen und der Wagen stellt seine größtmögliche Leistung zur Verfügung. Der Automatikmodus wurde hingegen für all jene Fahrbedingungen entwickelt, unter denen der Fahrer gerne weniger beansprucht wird. In diesem Fall ist das System nicht nur für den gesamten Gangwechsel zuständig, sondern entscheidet auch selbstständig über den Zeitpunkt des Schaltvorgangs.

Das MC-Shift ist zweifelsohne die wichtigste Neuerung im elektronisch gesteuerten System des Maserati GranTurismo S: Dabei handelt es sich um eine Managementsoftware sowie spezielle Hardwarekomponenten, durch die absolute Höchstleistungen bei den Schaltzeiten erzielt werden können.

Im Maserati GranTurismo S überlagern sich die einzelnen Phasen des Schaltvorgangs teilweise: Die Ausführung des Aus- und Einkuppelns werden vor dem Öffnen beziehungsweise Schließen der Kupplung durchgeführt. Somit kann die Schaltzeit – der Zeitraum, während dem nicht beschleunigt wird – auf 100 Millisekunden reduziert werden, während das eigentliche Einlegen des Gangs in 40 Millisekunden durchgeführt wird.

Das MC-Shift ist lediglich beim Hinaufschalten und im manuellen Sport-Modus aktiviert, wobei das zentrale Kontrollsystem des Getriebes bestimmte Parameter bezüglich der erreichten Temperaturen des Triebwerks und des Getriebes, erkennt. Der schnelle Gangwechsel ist bei Umdrehungen von über 5.500 U/min und mit einem 80 Prozent durchgetretenen Gaspedal möglich.

Sind die entsprechenden Parameter erreicht, aktiviert das System den schnellen Gangwechsel und macht den Fahrer durch das Aufleuchten der MC-S-Leuchte auf dem Display darauf aufmerksam.

Das Antriebssystem des Maserati GranTurismo S basiert auf der Transaxle-Geometrie. Dieser Aufbau besitzt im Hause Maserati eine weit zurückreichende Tradition und ist nicht umsonst typisch für Hochleistungssportwagen. Dank des Transaxle-Aufbaus kann eine noch bessere Gewichtsverteilung als die des bereits ausgezeichneten GranTurismo erreicht werden. Dabei befindet sich das Getriebe, gekoppelt mit dem Differenzial, an der Hinterachse.

Das zentral montierte Fronttriebwerk ist durch den Kardantunnel, in dem sich die Antriebswelle befindet, fest mit dem im Heck montierten elektronisch gesteuerten Getriebe verbunden.

Aufgrund dieses Aufbaus erreicht der Maserati GranTurismo S eine in seinem Fahrzeugsegment einzigartige Gewichtsverteilung: 47 Prozent auf der Vorderachse und 53 Prozent auf der Hinterachse.

Der Maserati GranTurismo S ist serienmäßig mit Stoßdämpfern aus Stahl ausgestattet, die durch die Einführung neuer Federn und Dämpfer modifiziert wurden, was sich in einer zehn Prozent gesteigerten Dämpfungsleistung bemerkbar macht. Auch wurden die Verhältnisse zwischen Kompression und Ausdehnung verändert, um sich den neuen Eigenschaften des Fahrzeugs perfekt anzupassen. Die hinteren Torsionsfedern wurden zudem durch einen größeren Durchmesser versteift.

Die Gasdruckstoßdämpfer aus Aluminium mit Skyhook-System regulieren automatisch und kontinuierlich die Dämpfung, um unter sämtlichen Straßenbedingungen ein Höchstmaß an Fahrkomfort zu bieten, ohne dabei jedoch die Leistung oder die sportlichen Eigenschaften des Fahrzeugs zu schmälern.

Das Skyhook-System basiert auf Beschleunigungssensoren, die an den Rädern angebracht sind und die Bewegung jedes einzelnen Reifens und des Chassis ermitteln. Die Zentraleinheit wertet die Informationen aus, analysiert den Fahrstil und die Gegebenheiten des Straßenbelags und reguliert umgehend die Dämpfung, indem sie auf die einzelnen Dämpfer zugreift. Die Daten des Skyhook-Systems und des Getriebes treffen im gleichen Punkt aufeinander. Maserati-Ingenieure haben die beiden Systeme untereinander verbunden: Der GranTurismo modifiziert während des Gangwechsels die Einstellungen des Fahrwerks unmerkliche, so dass der Fahrer die Bewegung des Chassis noch weniger wahrnimmt.