Die Bohrung von 81 mm ist die gleiche wie bei der Desmosedici GP, die vom MotoGP-Reglement zugelassene Maximalgröße und die größte im Supersport 4-Zylinder Segment. Der Hub ist mit 53,5 mm länger als beim GP-Motor, um ein höheres Drehmoment im Straßenbetrieb zu erreichen und die maximale Motordrehzahl zu reduzieren. Die Verwendung der gleichen Bohrung wie beim Desmosedici GP-Motor bedeutet, dass die gesamte Strömungsdynamik, die ja das Herzstück des Motors ausmacht, bei den beiden Antriebseinheiten ebenfalls sehr ähnlich ist.

Die 90°-Anordnung des V4-Motors macht den Motor extrem kompakt und ermöglicht die Zentrierung der Massen und eine bessere Integration in das Motorrad. Die Desmosedici Stradale wurde so in das Fahrzeug eingebaut, dass die vordere Zylinderreihe um 42° gegenüber der horizontalen Ebene zurückgedreht ist, wie bei den Ducati-Motoren in der MotoGP.

Die Ansaugtrichter mit variabler Höhe optimieren die Zylinderfüllung bei allen Drehzahlen, was sich positiv auf Leistung und Fahrverhalten auswirkt. Das Kraftstoffversorgungssystem wird durch ovale Drosselklappen vervollständigt, die jeweils mit zwei Einspritzdüsen ausgestattet sind: eine unterhalb und eine oberhalb der Drosselklappe. 

Ausgehend vom Desmosedici GP-Motor wurden die Fertigungstechnologien, die Werkstoffe und die Anordnung der Nebenaggregate so verändert, dass die geforderte Langlebigkeit auf der Straße erreicht wird und die Standard-Wartungsintervalle von 24.000 km (Desmo Service) und eine hohe Produktionskapazität erreicht werden.