C’est un domaine extrêmement important, car l’alimentation conditionne directement le bon fonctionnement du moteur.
Comme son nom l’indique, c’est lui qui permet le stockage de l’essence, assurant le fonctionnement et l’autonomie du moteur. Il est généralement formé de deux demi coques en tôle emboutie soudées, mais la matière plastique gagne ici, comme ailleurs, beaucoup de terrain.
Organe « technique », le réservoir participe aussi directement à l’esthétique de la machine, d’où le soin particulier que mettent les constructeurs dans sa conception et dans sa fabrication. Sa contenance est directement liée à l’utilisation de la machine. II est évident qu’on n’a pas besoin d’un réservoir aussi important en ville que sur route, en raid qu’en cross. Dans ce dernier domaine, la tendance est à l’accroissement des volumes, résultat incontestable d’un phénomène de mode lié à la popularité des grands raids.
Les réservoirs des routières possèdent une jauge électrique permettant d’apprécier à tout moment le niveau de carburant. Il est cependant facile de contrôler visuellement ce niveau en ouvrant simplement le bouchon de remplissage. Sur les machines tout terrain, celui ci est doté d’un tube extérieur assurant la mise à l’air libre du réservoir (le trou situé normalement dans le bouchon pouvant s’obstruer par le sable ou la boue).
Tous les réservoirs de moto sont dotés, en leur point le plus bas, d’un robinet d’arrêt. II évite un écoulement lent de l’essence vers le carburateur lorsque le moteur ne fonctionne pas. Il comprend un ou deux filtres qui permettent de purifier l’essence avant qu’elle ne parvienne au carburateur. Sur certaines machines, on trouve deux robinets, pour éviter l’interruption d’alimentation en cas de déjaugeage par bas niveau de carburant ou/et inclinaison importante de la machine en virage
Le réservoir étant placé en général nettement au dessus du moteur, l’alimentation peut se faire simplement sous l’effet de la gravitation, la pesanteur suffisant à faire descendre l’essence jusqu’au carburateur.
L’alimentation par gravité n’est cependant pas idéale. Il y a des risques d’interruption momentanée de l’alimentation du fait des cahots et des risques de déjaugeage en virage (lorsqu’il n’y a qu’un seul robinet). De plus, la pression varie en fonction du niveau de remplissage ; d’où l’adoption d’une pompe électrique, surtout sur les machines où le réservoir n’est pas disposé à l’emplacement habituel, et se trouve pratiquement au niveau du moteur.