Herzstück des i30 N Performance ist ein 2,0-Liter-Benzindirekteinspritzer der Theta-Motorenbaureihe, der seine Fähigkeiten und seine Zuverlässigkeit 2016 und 2017 beim 24-Stunden-Rennen auf dem Nürburgring im Rahmen der Entwicklungsarbeiten unter Beweis gestellt hat. Das Vierzylinder-Aggregat, dessen Turbolader mit einem maximalen Laderdruck von bis zu 1,2 bar arbeitet, wird seit 2019 nur noch mit einer Leistung von 202 kW/275 PS angeboten, die 184 kW/250 PS-Variante wurde aus dem Programm genommen. Das maximale Drehmoment beträgt 353 Newtonmeter und liegt zwischen 1.450 und 4.700 Umdrehungen an. Eine Overboost-Funktion erlaubt zwischen 1.750 und 4.200 Touren für maximal 7 Sekunden eine Drehmomentsteigerung auf 378 Newtonmeter. Dazu werden, abhängig von Öl-, Kühlmittel- und Abgastemperatur sowohl die Kraftstoff- als auch die angesaugte Luftmenge kurzzeitig erhöht und so die Drehzahl des Turboladers gesteigert.

Drehfreudigkeit, lineare Leistungsentwicklung und spontane Reaktionen auf Gaspedalbefehle sind die Charaktereigenschaften des Triebwerks mit Ottopartikelfilter, das den Hyundai Sportler auf bis zu 250 km/h beschleunigt und seit Frühjahr 2019 die strenge Abgasnorm Euro 6d-TEMP-EVAP-ISC erfüllt. Sie ist seit Herbst vergangenen Jahres verbindlich für Neuwagen und begrenzt neben den Abgasemissionen auch die Kraftstoffverdunstung im Tank. Der Sprint aus dem Stand auf Tempo 100 ist innerhalb von 6,1 Sekunden erledigt. Der 2.0 T-GDI-Motor ist gekoppelt mit einem präzise geführten Sechsganggetriebe mit kurzen Schaltwegen und verfügt über Rev Matching. Die Zwischengas-Funktion, zuschaltbar über eine Taste im Lenkrad, passt beim Herunterschalten automatisch das Drehzahlniveau des Motors an die Geschwindigkeit der Getriebeeingangswelle an und ermöglicht so schnellere Gangwechsel.

Ein weiteres besonderes Merkmal des Triebwerks ist der sonore Sound, an dem die Hyundai Techniker mit viel Akribie getüftelt haben. Die Sportabgasanlage des i30 N Performance verfügt über eine variable Klappensteuerung – auf diese Weise variiert die Akustik je nach gewähltem Fahrprofil.