Sir William Lyons y sus inteligentes ingenieros comenzaron a concebir el nuevo motor XK mientras realizaban tareas de vigilancia contra incendios durante la Segunda Guerra Mundial. La compañía tenía un prototipo de cuatro cilindros en funcionamiento después de la guerra y tenía los ingredientes básicos de lo que eventualmente evolucionaría hasta convertirse en el motor Jaguar XK: árboles de levas dobles, dos válvulas por cilindro, cámaras de combustión hemisféricas y tapas de levas pulidas.
Además, el XK de seis cilindros en línea tiene dos juegos de tres cilindros con un espacio más amplio en el medio para mejorar el flujo de refrigerante. Cada cilindro tiene un pistón de aluminio fundido con anillos de compresión dobles, un solo anillo de aceite y un diseño de pasador de muñeca totalmente flotante para minimizar la fricción. Cada pistón tiene una cúpula en la parte superior para ofrecer una relación de compresión de 8,0:1 en los primeros modelos del XK 120.
Lo que cierra el trato son los componentes de aluminio brillante, como una cabeza de aluminio fundido, una tapa de distribución delantera, cubiertas de levas y un cárter de aceite. La decisión de utilizar un cabezal de aluminio ahorró 70 libras, pero el bloque del motor y la carcasa de la transmisión de hierro fundido del XK significaron que todo el tren motriz inclinó la balanza a aproximadamente 700 libras.