Le moteur conserve sa vitesse maximale de 16 500 tr/min en sixième vitesse, une valeur inégalée dans la gamme supersport de cylindrée similaire. Le montage de l'échappement de course non homologué permet de profiter pleinement de toutes les améliorations apportées au moteur, et la puissance maximale peut même atteindre 237 cv*.
Pour la première fois sur une moto de route, on utilise des bielles en titane du type "gun drilled", c'est-à-dire percées longitudinalement le long de l'arbre (trou de 1,6 mm de diamètre). Cette solution, en permettant à l'huile de circuler de la tête au pied de la bielle, améliore la lubrification de l'axe et donc la fiabilité dans des conditions extrêmes.
**La Panigale V4 R peut atteindre 240,5 ch en configuration circuit fermé avec la combinaison de l'échappement complet de course et de l'huile Shell dédiée. L'échappement de course est destiné aux véhicules utilisés uniquement sur des circuits fermés. L'utilisation sur la voie publique est interdite par la loi.