В первых мотокроссовых соревнованиях принимали участие гонщики на дорожных мотоциклах, приспособленных к передвижению по пересечённой местности собственными усилиями. Мотоциклы облегчались посредством снятия ненужных для соревнования частей — фары, стоп-сигналов, багажника, пассажирских подножек, зеркал, дорабатывалась подвеска, повышалась мощность мотора[6].

Появление серийных кроссовых мотоциклов привело к эволюционным изменениям в конструкции. Изначально очень широкий руль, предназначенный для увеличения рычага вращения, был уменьшен, а ход вилки и маятника — увеличен. Выхлопные трубы, расположенные снизу, стали поднимать, чтобы предотвратить их повреждение при падениях[6].

Облегчение двигателя и одновременное увеличение его мощности привело к тому, что на смену достаточно распространённым, но тяжеловатым 4-тактным моторам пришли лёгкие, оборотистые, простые в изготовлении 2-тактные. Двигатели стали исключительно одноцилиндровыми. Появление кроссовой резины позволило кардинальным образом улучшить управляемость мотоцикла[6]. Электростартер был заменён на кикстартер, а аккумулятор упразднён.

В 80-х эти нововведения положили начало современной схеме кроссового мотоцикла[6]:

сиденье конструктивно теперь как бы наплывало на бак, что делало движения гонщика на мотоцикле более удобными;
на замену тяжёлому и неэффективному барабанному тормозу пришёл дисковый тормоз, который к середине 90-х полностью вытеснил старую систему;
самые главные изменения коснулись подвески — прогрессивная подвеска с моноамортизатором позволила увеличить ход маятника, уменьшить вес и, хотя и была несколько сложнее, однако делала работу амортизатора адекватной на всех режимах;
ещё одним из значимых изменений 80-х стало появление водяного охлаждения, пришедшего на смену воздушному.
Дальнейшие нововведения были также связаны с уменьшением неподрессоренных масс и привели к появлению перевёрнутой передней вилки, что позволило на современных скоростях намного улучшить работу передней подвески. Появление новых сплавов и материалов позволило вносить новые изменения, улучшающие ходовые качества и мощность мотоциклов. В конце 90-х в связи с ужесточением экологических норм на рынке вновь появились 4-тактные двигатели — новейшие разработки позволили сделать такие моторы достаточно лёгкими и надёжными[6].

Таким образом, современные серийные кроссовые мотоциклы имеют большой ход подвески — 300 мм и больше, мощный двигатель и лёгкую раму[7]. По типу рабочего процесса двигателя могут быть двухтактными (2Т) или четырёхтактными (4T)[8]. Не имеют светового оборудования, зеркал, приборной панели, бокового упора. Чаще всего не имеют электростартера.

Однако, например, в 2011 году в кроссовую линейку мотоциклов KTM электростартер был возвращен[9].

Кроссовые мотоциклы не регистрируются в органах ГИБДД, так как не сертифицированы для передвижения по дорогам общего пользования и не могут иметь ПТС и номерной знак. Для управления кроссовым мотоциклом не требуется водительское удостоверение, так как он является спортивным инвентарем.