Mit dem neuen Captiva hält nun auch ein Dieselmotor Einzug in das Modellprogramm von Chevrolet Europe. Der moderne Vierzylinder schöpft aus 1.991 cm³ Hubraum 150 PS. Im kombinierten MVEG-Verbrauch benötigt der Diesel lediglich 7,4 Liter /100 km, was in Kombination mit dem 65-Liter-Tank eine maximale Reichweite von rund 870 Kilometern ergibt. 

Der Vierventiler, der serienmäßig mit einem wartungsfreien Diesel-Partikelfilter ausgeliefert wird, verfügt über ein Common-Rail-System der jüngsten Generation von Bosch, bei dem die Injektoren den Dieseltreibstoff mit bis zu 1.600 bar Druck in die Brennräume einspritzen. Zu den weiteren technischen Merkmalen des SOHC-Aggregats zählen der aus Aluminium gefertigte Zylinderkopf, eine Ausgleichswelle sowie der Turbolader mit variabler Schaufelgeometrie (VTG).

Als Benziner-Basismotor kommt ein 2,4-Liter-Reihenvierzylinder mit zwei obenliegenden Nockenwellen zum Einsatz. Er liefert 136 PS und ein Drehmomentmaximum von 220 Nm. Die Topmotorisierung ist ein 3,2-Liter-V6 mit 230 PS und einem maximalen Drehmoment von 297 Nm.