Volvo的直五柴油引擎，和汽油款一樣為全鋁合金材質（總重僅163公斤），並配有反向平衡軸，而且本體水道還屬於開放式，不過因應柴油的高壓燃爆特性，其缸套特別經過加厚，相對缸徑從83.0mm縮小至81.0mm，使得排氣量也由2521c.c.降低至2401c.c.。Volvo這次會對此五缸Diesel動力源進行小改款，無非是希望獲得更大的出力，同時能減少運轉震動、噪音、油耗與排污，故改良的重點在於使用Bosch的第二代共軌直噴系統，它是將燃油保持在1600 bar不受引擎轉速影響的恆定高壓下，並依照負載需求精確調整噴射量，相形低轉速能產生更大的扭力，同時油耗更為節省。
第二代共軌直噴為了能有效減低運轉噪音，特別採用了兩階段的噴射方式減少落差，Volvo則將其改為三段式噴射，配合噴油嘴自原本的五孔增加為七孔後，霧化混合的效果自然更佳，因此能大幅增加燃燒效率，其三步驟的噴油依次是預噴、主噴與末期噴射，最後一段的末期噴射作用是讓燃燒更為完全，同時可潔淨微粒過濾裝置。噴油有所進化之外，這具引擎也特別加強了吸氣效益，因此用上更大壓縮輪的電子可變A/R比渦輪，且在進氣埠前加裝多重節流閥制御，使得各種轉速下都能獲得最佳的氣旋，最後搭配經理電腦的精確設定，以及電子節氣門+廢氣循環閥的控制，並組合專用觸媒與碳粒子過濾器之後，排放標準可符合EU4的環保法規，平均油耗亦有每公升12公里的表現，實用性確實是不錯。
相較於以往，新型D5引擎的馬力增加了22匹而達到185匹，扭力也上升6.1kgm達到40.8kgm，而且其最大扭力在2000轉即湧現，並能持續至2750轉，反應的暢快可想而知。而同樣使用新技術的D與2.4D引擎，出力一樣有明顯地提昇，原廠公布的數據分別是D由原本的116hp/28.6kgm加大為126hp/30.6kgm，2.4D自先前的130hp/30.6kgm提增成163hp/34.7kgm，足見這次的修改非常成功。
另外，這個新型的五缸柴油動力源，連引擎腳都使用主動液壓式來減少震動，D5版本並採用全新設計的六檔手排與六速自手排（2.4D可選配），這兩具變速箱的共通特點，是齒比分布可更為廣泛，進而將低轉速大扭力的特性轉化成高速度。手排的部分Volvo是注重於操駕的樂趣，自排方面則提昇了換檔的反應，尤其是Kick-Down的再加速性，同時其各檔都能鎖定防止耗損動力，實際的性能將更易於發揮出來。在此值得一提的是，XC90 D5手排款的原廠加速數據為0～100km/h：10.9秒、極速195km/h，基本上都能符合一般人的需求。
換裝過新動力源與變速箱的XC90 D5，這次也將四驅系統一併升級，此AWD亦同於XC90 V8 4.4，加入Instant Traction的即時循跡功能，其特點是在起步或瞬間加速打滑的當下，當前後輪轉速相差到1/7圈時，系統會以電腦控制的逆止閥介入、預先加大油壓，進一步加強後輪的驅動力，最大可達8.2kgm的扭力，這將會產生更強的拖曳力而減少輪胎空轉的機會，相信以這種種的設計來看，XC90 D5必然會更加好開且安全。
出處來源：http://new.carnews.com.tw/1car_detail.asp?UnitId=0100&Article_No=00003228
