Разница между бензиновой и дизельной модификациями «Урал-4320» заключается в типе двигателя. 14

Бензиновая модификация оснащалась карбюраторной «восьмёркой» ЗИЛ-375 мощностью 180 л. с.. 1 Такой двигатель справлялся с исходными задачами, но не имел запаса для увеличения грузоподъёмности и массы буксируемых прицепов, а также расходовал много топлива (50–70 литров на 100 км). 1

Дизельная модификация комплектовалась дизелем КамАЗ-740 V8 объёмом 10,85 л. 15 Он мощнее (210 л. с.), более тяговит (638 Нм) и экономичнее, что обеспечивало больший запас хода на одной заправке. 1 При этом двигатель нагрузил передок более чем на 200 кг, поменяв поведение машины на дорогах и бездорожье, увеличил износ передних шин и требовал более квалифицированного обслуживания. 1