Me 109G-10 的 MW50 液箱安装位置
发动机
设计 Me 109 的时候就确定了要在速度上超越对手，所以使用了当时的德国功率最大的 610 马力容克尤莫 210（Jumo 210），加上二战期间容克生产的尤莫 V 型发动机都是倒置的，正好适合 Me 109 的呈梯形的前部机身截面。由于水冷液中加入了乙二醇等添加剂，在 -38 的低温下不冻结，使 Me 109 能在寒冷的气候下照样使用。当然，德国人也曾考虑过气冷式发动机，Me 109V-21 就曾使用过一台星型发动机，但加宽了的机身使低速时的稳定性显得不足，必须增大垂尾和升降舵的面积才能解决问题，所以最终被放弃。
Me 109V-21 安装了一台美国“双黄蜂”星型活塞发动机
讽刺的是，Me 109 所使用的第一种和最后一种发动机都是罗尔斯罗伊斯的产品：因为容克尤莫 210 的不能按计划投产，Me 109V-1 使用了一台罗尔斯罗伊斯的茶隼（Kestrel IIS）；战后西班牙的 Ha-1112（Me109 的西班牙版）由于得不到 DB 605，而使用莫林 500。
尤莫的发动机不久便被更先进的戴姆勒.奔驰 DB 601A 取代来，由于使用了燃油喷射系统，这种 12 气缸的发动机能摆脱负过载的影响，不必再担心高速机动时由于燃料供应不足而使发动机喘燃甚至停车。而此时的盟军飞机还在使用化油器，这成了德国人的一项巨大技术优势。DB 600 系列引擎相当紧凑，工艺十分扎实，特别是其简洁的主承力梁，由压铸镁合金制成，在与发动机连接处使用橡胶垫圈以减轻震动，而英美发动机还在使用复杂的管架结构。同样的，引擎罩上的铆钉也被尽可能的减少，而在喷火、飓风和野马的引擎罩上却是密密麻麻数不清的铆钉。Me 109F 采用了全新的设计，通过铰链和扣件，引擎罩能很容易地打开，不必去掉整个引擎罩，这种设计之后得到了广泛的运用。
DB 605A 发动机，注意动力轴中空
Me 109 采用机械式的离心增压器（DB 600 和 DB 601 采用 1 级 1 速压缩机，DB 605 系列采用 2 级 1 速压缩机），由发动机曲轴通过扭矩转换器来驱动，但要消耗一部分的发动机功率，随着高度的升高，其效率会逐渐降低，直到入不敷出为止。相比之下废气涡轮增压器几乎不消耗发动机功率，所以不受额定高度的影响。当然，戴姆勒.奔驰的发动机也有其优势：能通过气压控制的油压离合器，能自动调节压缩机速度，可以在额定高度内有效的控制压气比，而且其燃油系统也可随高度的增高自动提高供油量，以弥补发动机功率的损失，其自动化程度相当高。相比之下，喷火使用的莫林发动机虽然使用 2 级 2 速压缩机，但其压缩速率是固定，在低空以及低高速齿轮转换阶段前后会产生压气过剩或是压气不足的问题，造成发动机功率损失。但是由于德国人在二战后期滥用增压器技术，一味增大增压器直径，后期 G 型和 K 型的机头截面超过了机身截面，不得不在机身侧面使用两块大型的整流板使其平滑过渡。
DB 605 上的增压器
在不到十年的时间里，Me 109 的起飞功率从 V-1 的 580 马力增加到 K-4 的 2,000 马力，而总重只是从 1938 年的 2 吨上升到 1944 年的 3.4 吨。而同一时期的喷火，发动机功率从 1,000 马力上升到 2,500 马力，遇到的问题就少的多了。
航炮
Me 109 的机载武器以安装的部位不同可分为三类：引擎罩上部的同步机枪，桨毂中轴机枪/航炮和机翼机枪/航炮。
引擎罩上部的同步机枪是德国飞机经常采用的安装方式，由于正对着飞行员的前方视野，所以有很高的命中率，特别对于快速移动的小型目标而言，飞行员甚至无需依靠瞄准具就可以进行射击。但是由于引擎罩上部的空间有限，机枪口径不可能太大。桨毂中轴机枪和同步机类似，发动机曲轴在其上方，通过齿轮驱动螺旋桨，所以这种机枪同样受到空间的限制，在 B 型上只安装了 3 挺 7.9mm MG 17，后期使用 1 挺 20mm MG FF 中轴机枪，但与发动机靠的太近，散热和发动机振动成了难以克服的问题，所以之后的 C、D、E 型基本上取消了中轴航炮。在 F 型上，德国人将中轴航炮移到发动机后面，后膛穿过防火墙，由于只有一根炮管穿过倒 V 形的气缸排，在一定程度上解决了空间问题。早期的 Me 109F-1 安装一挺 60 发弹鼓供弹的 MG FF 中轴航炮，不久便被威力更大射速更快的 1.5cm 或 2cm 口径的 MG 151替代，由安装在翼根处的 200 发弹舱供弹。热带型的 G-1/Trop 将 MG 17 同步机枪替换成口径更大的 13mm MG 131，目的是增加对地攻击的火力，并作为经常过热失效的 MG 151 的补充，G-5 使用同样的设置，但考虑到中轴航炮占据了太多的防火墙后的空间（之前 MG 17 的 2×500 发弹舱也安装在防火墙后），MG 131 开始使用铆接在防火墙上的一体式 2×300 发弹舱，但为了覆盖增大的后膛和供弹机构，在机头两侧加装了圆形整流罩。为了更有效的对付盟军的重型轰炸机，G-6/U4 的 MG 151 被重型的 60 发 30mm MG 108 替代，由于这种航炮使用类似榴弹的高爆弹，所以后座力十分惊人，对发动机有破坏性的影响，而且受到重力的影响，射程也十分有限。为了容纳其巨型的后膛，操纵杆和方向舵脚蹬都经过了重新设计。最后，在 K 型上 MG 108 被可使用钨芯穿甲弹的 30mm MK103 取代。
Me 109G-6/U4 机炮示意，上方是两挺 MG 131，下方一门 MG 108
Me 109F-4 安装的 MG 151/20 中轴机炮示意图
在机翼方面，E-1 型使用了两挺 MG 17 翼内机枪，由于翼根处已经被机轮舱和散热器占据，所以只能安装在翼展中部，加大了机翼的负荷，使得E型的低空性能差强人意。而且由于翼展中部的厚度不够，之后换装 MG FF 的时候还得设计一个鼓包来容纳增大的弹舱（MG 17/FF 各只有 60 发载弹，作为补偿，两挺 MG 17 同步机枪的载弹量高达 1,000 发），进一步影响了机动性，有些飞行员私自拆掉了机翼航炮，所以后期的 F、G、K 型没有采用机翼航炮（只有极少部分的 F 型，包括阿道夫.加兰德的座机安装了机翼航炮）。但不久，德国人发现同步机枪和中轴机枪的散布点过于集中，反倒是不利于对付大型目标，后来在加兰德等空军高层的建议下，Me 109F-4/R1 开始使用两个 MG 151 吊舱航炮，载弹 150 发，其优点是不用对机翼结构做大的改动，增加了载弹量，可以按作战任务的不同自由选择安装等，缺点和翼内航炮类似，而且还增加了风阻，所以只用来截击轰炸机。二战后期，吊舱航炮的口径也不断加大，载弹 60 发的 MK 108 和 MK 103 都曾被安装在 Me 109 的机翼或是机腹下。