La S80 de deuxième génération est la première berline à se voir équiper du moteur Volvo V8 compact monté transversalement. Le V8 développe une puissance de 315 ch et un couple de 440 Nm. Avec ses quatre pots catalytiques et son électronique sophistiquée, ce moteur inauguré sur le SUV Volvo XC90, est l’un des V8 les plus propres du marché. La nouvelle S80 profite aussi du lancement d’un tout nouveau moteur atmosphérique à six cylindres en ligne, si compact que ses dimensions sont quasiment identiques à celles des moteurs cinq cylindres de Volvo. Il est couplé à une transmission automatique à six vitesses. Le nouveau moteur 6 cylindres en ligne a une cylindrée de 3,2 litres et développe une puissance de 238 ch. Son couple maximum de 320 Nm permet une accélération rapide. La S80 est également proposée avec d’autres motorisations, notamment un moteur turbo 5 cylindres de 2,5 litres (puissance 200 ch, couple 300 Nm) et le moteur turbodiesel 5 cylindres de toute dernière génération, développé en interne par le constructeur suédois (puissance 185 ch, couple 400 Nm).
La nouvelle S80 sera le premier modèle Volvo qui pourra être équipé d’un régulateur de vitesse modulable (Adaptive Cruise Control) avec un système d’alarme en cas de risque de collision et d’une aide au freinage. La télécommande PCC (Personal Car Communicator) est entièrement inédite et livrable en option dans la S80. Le PCC est doté de nombreuses fonctions intelligentes. Avant d’accéder à sa voiture, le conducteur peut vérifier le niveau de sécurité, par exemple pour s’assurer que la voiture est bien fermée à clé ou savoir si l’alarme est activée. Un détecteur de battements cardiaques indique si une personne est éventuellement cachée dans la voiture.