Schopnost motoru pracovat s teplem závisí na jeho chladicím systému.
Nejjednodušší motory na kole jsou zcela vzduchem chlazené. To znamená, že vzduch proudí podél bloku válců a motoru a odvádí z motoru teplo. Pokud se zastaví ventilace vzduchu (protože se motorka nepohybuje dostatečně rychle), začne se olej v motoru zahřívat. Jakmile olej dosáhne 130 stupňů Celsia nebo více, je stále tenčí, ztrácí schopnost zajistit správné mazání. Bez mazání se píst zasekne ve válci. Motor se zastaví a je vážně poškozen.
Motorový olej není jen mazivo, ale také přenáší teplo z horkých částí motoru do chladnějších částí. Nejžhavějšími částmi motoru jsou ventily a sběrné výfukové potrubí. I když je sběrné výfukové potrubí konstruováno tak, aby vydrželo teplo (může dokonce žhnout červeně), ventily vyžadují chlazení. Přenášejí svou tepelnou energii na olej kolem nich v hlavě válců a ve vedeních ventilů. Aby motor správně fungoval, potřebuje způsoby, jak ochladit svůj olej (například chladicí žebra kolem válce), a nějaké olejové čerpadlo, které udržuje olej cirkulující v motoru.
Větší motory chlazené vzduchem mají samostatný chladič oleje, který funguje jako chladič: Olej protéká chladičem, proudí vzduch a odvádí z oleje teplo.
Mnoho motocyklů je chlazeno vodou. Mají olejový okruh a vodní okruh. Olej absorbuje teplo z motoru a přenáší jej do vody. Pokud si myslíte, že jak olej, tak voda jsou zásobníky tepelné energie, může vodou chlazený motor odebírat více tepla, protože jeho skladovací kapacita je větší. To ale také nefunguje donekonečna, když kolem motocyklu není vzduch, který by odebíral teplo a odváděl ho pryč od motoru. Tato situace je nejběžnější v situacích stop and go, kdy motor běží po celou dobu, ale není zde žádný chladný vítr. Většina větších motorů chlazených vodou má za chladiči elektrický ventilátor. Jakmile je teplo v chladicím systému příliš vysoké, ventilátor nastartuje a vyfoukne vzduch přes chladič.
Starší kola BMW jsou chlazena vzduchem / olejem, mají samostatný olejový chladič. Kola BMW vyrobená pro policejní oddělení mají často ventilátor přímo na tomto chladiči, protože běh v klidu nebo stop & go je pro policejní kolo zcela normální.
Motory s vodním chlazením jsou víceméně konstruovány tak, aby fungovaly do nekonečna bez problémů s chlazením, i když kolo stojí. BMW doporučuje nepoužívat jeden ze svých vzduchem / olejem chlazených motorů po dobu delší než 10 minut v klidu, protože by se mohly přehřát. Když je motorový olej příliš horký, tlak oleje poklesne. Většina žárovek má na to výstražné světlo, takže jakmile se rozsvítí, musíte vypnout motor.