Ειδικότερα, ο νέος κινητήρας βενζίνης 2.0 TBi 200 HP (με μέγιστη ροπή 330 Nm στις 1.750 σ.α.λ.) είναι κατασκευασμένος από αλουμίνιο και συνδυάζεται με το Q-Tronic. Ο 2.2 JTDM, ο πρώτος πλήρως αλουμινένιος ντίζελ κινητήρας στην ιστορία της Alfa Romeo, διατίθεται σε δύο εκδόσεις, με 180 HP (ροπή 450 Nm στις 1.750 σ.α.λ.) και 150 HP (380 Nm στις 1.500 σ.α.λ.). Και οι δύο εκδόσεις, εφοδιάζονται με το Q-Tronic ή, εναλλακτικά, εξατάχυτο μηχανικό κιβώτιο. Αποκλειστικά για την έκδοση Quadrifoglio, διατίθεται ο κινητήρας 2.9 BiTurbo 510 HP και 600 Nm ροπής, με τα 0-100 χλμ./ώρα σε 3,9 δλ. και την τελική ταχύτητα άνω των 307 χλμ./ώρα.
Για την επίτευξη της εξαιρετικής αναλογίας βάρους-ισχύος, η νέα Giulia συνδυάζει την εξαιρετική απόδοση του κινητήρα με εκτεταμένη χρήση πολύ ελαφρών υλικών όπως ανθρακονήματα, αλουμίνιο, κράμα αλουμινίου και πλαστικό. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα βάρος χωρίς φορτίο 1.374 κιλά για την έκδοση ντίζελ 2.2 180 HP και 1.524 κιλά για την Quadrifoglio, με αναλογία βάρους-ισχύος μικρότερη από 3.
Πολλά είναι τα ηλεκτρονικά συστήματα που υιοθετεί η Giulia, όπως είναι το Torque Vectoring (μόνο για Giulia Quadrifoglio) που ελέγχει τη ροπή ξεχωριστά σε κάθε τροχό, το Integrated Brake System για σημαντική μείωση της απόστασης φρεναρίσματος και το Active Aero Splitter για ενεργό διαχείριση της αρνητικής άντωσης στις υψηλές ταχύτητες.