En la 959 Panigale el Superquadro garantiza una potencia de 150 CV a 10.500 rpm y 102 Nm para un par de 9.000 rpm.
Gracias al motor bicilíndrico en L y a los Modos de Conducción, el piloto puede modular fácilmente la elevada potencia del motor y adecuarla a su estilo de conducción y a las condiciones de la ruta.

El motor ha sido pensado como elemento estructural del chasis, por lo tanto, su arquitectura ha sido completamente revista para garantizar el mejor diseño posible en términos de conformación, distribución del peso y solidez.
Los cilindros, siempre dispuestos a 90° uno con respecto al otro, han sido girados hacia atrás otros 6° alrededor de los cárteres del motor, hasta obtener un ángulo de 21° entre el cilindro delantero y el plano horizontal. Esto ha permitido colocar el motor más adelante, para mejorar la distribución de los pesos entre la parte delantera y la trasera y obtener el posicionamiento perfecto de los puntos de toma de las culatas en el chasis monocasco de la 959 Panigale.

La 959 Panigale presenta un avanzado cambio de seis marchas con engranajes de diámetro de gran dimensión para garantizar una mayor resistencia.
El embrague multidisco en seco con mando hidráulico, dotado de limitador de par con funcionalidad ""slipper"", permite evitar los rebotes de rueda trasera durante las marchas inferiores agresivas. Gracias a un engranaje de marcha fluido, una sensación excelente y una exigencia de esfuerzo mínimo para el uso del embrague, el cambio de la 959 panigale ayuda a mantener la moto en perfecto equilibrio tanto en la ruta como en la pista.

El sistema Ducati Traction Control (DTC) se encarga del control del patinamiento del neumático trasero y trabaja sobre la base de ocho niveles distintos de interacción, cada uno de los cuales ha sido programado para ofrecer un valor diferente de tolerancia al patinamiento de la rueda trasera.
Cada Modo de Conducción se asigna un nivel de activación preconfigurado. El nivel ocho indica una intervención del sistema con la mínima detección de patinamiento, mientras que el nivel uno, reservado a pilotos con mucha experiencia, se caracteriza por una mayor tolerancia y por lo tanto por una intervención menos invasiva del sistema.

El tablero de la 959 Panigale está constituido por una avanzada unidad LCD multifuncional cuyo layout deriva de la óptima experiencia adquirida con la Ducati Corse en competiciones como el campeonato mundial Superbike y MotoGP.
La visualización de una amplia gama de información en un formato sumamente visible, incluso cuando el piloto viaja en posición baja detrás del parabrisas a la máxima velocidad, junto con la elección de información visualizada en base al Modo de Conducción seleccionado, garantizan al piloto la obtención rápida de la información más importante durante cualquier tipo de uso.

La 959 Panigale ha sido diseñada ergonómicamente para ofrecer una perfecta integración entre el piloto y la moto.
El cómodo asiento antideslizante, el perfil reducido entre las extremidades inferiores en posición de conducción y una óptima ubicación del manillar ofrecen la posición perfecta para controlar la moto con total confianza en la ruta y en la pista.

El chasis de la 959 Panigale representa la continuación del innovador concepto Monocasco: diferentes componentes han sido integrados para obtener un elemento único, compacto y ligero, que acentúa la postura del piloto perfeccionando la posición de conducción.
La estructura monocasco, fundida de aluminio para incrementar las características de resistencia, utiliza el motor Superquadro como elemento estructural y contribuye a hacer de las Superbike Ducati las motos más ligeras de su categoría. El chasis monocasco está fijado directamente a la culata del motor y, en la parte delantera, aloja dos casquillos de aluminio donde se introducen los cojinetes del tubo de dirección. Además de cumplir con la función clásica de chasis, el monocasco funciona también como air-box. De hecho, en su interior se encuentran, además del filtro de aire, los cuerpos de mariposa y el circuito de combustible con los inyectores que utilizan el fondo del depósito de acero que se transforma en tapa cuando está montado en posición.

La 959 Panigale está dotada de un sistema de frenos delantero potente pero cómodo caracterizado por las nuevas pinzas monobloque Brembo M4.32 y equipado de serie con el nuevo sistema antibloqueo ABS Bosch 9MP.
El sistema garantiza las distancias de frenado más breves posibles, incluso en superficies mojadas o en pavimentos sucios, con control simultáneo de la elevación de la parte trasera para ofrecer la máxima estabilidad durante el frenado. Específicamente calibrado para el uso deportivo, el sistema ofrece tres niveles de intervención, cada uno asociado a un Modo de Conducción. En modalidad Race, el sistema actúa solo en los discos delanteros para permitir el uso de las técnicas de frenado más avanzadas en la pista.