L’offre diesel est composée du 1.6 e-HDI et 1.6 HDI de 112 ch, du 2.0 HDI de 140 ch et 160 ch, et du 2.2 HDI de 204 ch.
La 508 est le premier modèle Peugeot à introduire le Stop&Start de nouvelle génération e-HDI. Cette version de 112 ch est associée automatiquement à la boîte de vitesses BMP6 (boîte manuelle pilotée à six rapports).La consommation moyenne annoncée est de 4,4 litres au 100 km pour un rejet de 115g de CO2/km.

A l’opposé, la plus puissante des versions diesel, baptisée GT, étrenne le bloc 2.2 HDI de 204 ch et de 450 Nm de couple à 2000 tr/minute. Cette mécanique développe des performances supérieures à l’ancien V6 2.7 l HDI de la 407, tout en rejetant 33% de CO2 en moins (soit 150g).
En 2012, la 508 intègrera la technologie HYbrid4, avec son potentiel de147 kW (200 ch) et de 4 roues motrices pour un rejet 99 g/km de CO2.

Du côté de l’essence, la 508 dispose du VTI de 120 ch (avec la BMP6), et du THP de 156 ch proposé avec la boîte manuelle à six rapports ou la boîte automatique.

Le lancement des versions berlines et SW sont prévues pour début 2011.