『プリメーラ』のエンジンは、直墳2.5リットルと2リットルの2種類が設定されている。2.5リットルは新開発の「QR25DD」、2リットルは、『エクストレイル』と同じ「QR20DE」である。
組み合わされるトランスミッションは、2.5リットルには初めての設定となるCVT「HYPER CVT-M6」が、2リットルには「HYPER CVT」がそれぞれ設定された。またワゴンにのみ設定されている4WDは、2リットル「QR20DE」に従来のトルコンAT「E-ATx」の組み合わせとなった。
直墳2.5リットル「QR25DD」は、『ブルーバードシルフィ』に搭載されている直墳2リットル「QR20DD」エンジンを、ボア（シリンダーの内径）はそのままに、ストロークを延長して排気量をアップしている。そのため、状況に応じてエンジン冷却を最適化する2系統冷却や、エンジンの剛性をアップし、騒音を低減するラダーフレームの採用など、メカニズム的な特徴はQR20DDと同一となっている。
一方2リットル「QR20DE」は、シルフィの直墳「QR20DD」の直墳レス仕様とも言えるもの。パワートレイン事業本部の榎本岳夫氏によると、「X-TRAILもプリメーラも車重がシルフィーより重いため、2リットルで直墳にするメリットが薄くなることが主な理由です。またコスト的な問題や、ラインアップの一番上のグレードに直墳を設定しているといった政策的な理由もあります」とのこと。
高出力エンジンへの対応が課題とされているCVTについては、プリメーラでは、日産としては初めて2.5リットルエンジンにCVTが設定されている。前出の榎本氏いわく、「新設計のCVTは、25kgmの高トルク（QR25DDの最大トルク）に対応することが可能になったため、搭載しました」とのことである。
