Силовая установка БА-64 была в целом заимствована с базового ГАЗ-64. Бронеавтомобиль оборудовался рядным 4-цилиндровым четырёхтактным карбюраторным двигателем жидкостного охлаждения, модели ГАЗ-ММ. Имея рабочий объём в 3280 см³, двигатель развивал мощность в 50 л. с. при 2800 об/мин. От базового автомобиля БА-64 отличался изменениями в конструкции систем двигателя, позволявшими ему при необходимости работать на низкосортных бензинах и маслах. Ёмкость топливного бака БА-64 составляла 90 литров[15]. БА-64Б отличался установкой форсированного до 54 л. с. двигателя и доработанной конструкцией карбюратора[32].
В состав трансмиссии БА-64 входили[15]:
Трансмиссия всех серийных БА-64 была идентична, за исключением введения в феврале 1943 года механизма блокировки коробки передач, препятствовавшего одновременному включению первой передачи и заднего хода
