Les deux moteurs de l'A321neo présentent la grosse innovation de l'appareil. Massifs, ils lui confèrent une impression de puissance et une ligne équilibrée. Selon les besoins des compagnies, deux fabricants sont sollicités : Pratt & Whitney et CFM. Le premier est un PW1100G et le second un Leap-1A. Au Bourget, sur l'appareil de démonstration, c'était ce dernier qui équipait l'Airbus. Tous les deux produisent une réduction de l'empreinte NOx de 50% en comparaison d'un moteur d'Airbus standard. La consommation peut être réduite jusqu'à 15%, ce qui permet d'augmenter l'autonomie de 900 km.
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