Onder de kap van de Gallardo, centraal achter de inzittenden, zit een V10 met een inhoud van 5l en een vermogen van 500pk bij 7.800t/min. De koppelkromme bereikt zijn hoogste waarde, 510Nm, bij 4.500t/min. Om het zwaartepunt van de motor zo laag mogelijk te houden werden de cilinderbanken onder de uitzonderlijke grote hoek van 90° ten opzichte van elkaar geplaatst. De aandrijving gebeurt permanent over de vier wielen terwijl een hele reeks veiligheidssystemen (ABS, remkrachtverdeler, stabiliteitscontroleij) een oogje in het zeil houden. De topsnelheid bedraagt 309km/u.
Daar waar de Gallardo de naam draagt van een stierenras, heeft de Murciélago de naam van een enkele stier, die werd gebruikt als stamvader van een geweldig gevechtsstierenras nadat zijn leven op 5 oktober 1879 in de arena werd gespaard omwille van een buitengewone dapperheid en geest. Lamborghini pikte de naam op voor de opvolger van de Diablo. Het kloppende hart van de Murciélago is 6192cc V12-motor die goed is voor 580pk bij 7.500t/min en 650Nm koppel bij 5.400t/min. De Murciélago haalt in principe een topsnelheid van meer dan 330km/u, maar die is afhankelijk van de aërodynamische configuratie. Om de motor van voldoende koellucht te voorzien kunnen immers twee luchthappers uit de flank bovenaan de achterzijde van de cockpit klappen. Daardoor wijzigt de luchtstroom.