Para Ducati, la disposición V4 a 90° es la máxima expresión de la deportividad de un motor de motocicleta. No es casualidad que sea la misma solución utilizada en los motores MotoGP Desmosedici. La disposición en V de 90° de los cilindros crea un equilibrio natural de fuerzas de primer orden sin necesidad de recurrir a un eje de equilibrio para eliminar las vibraciones que notoriamente conllevan aumentos de peso y absorción de potencia.

Además de esta principal ventaja, sumamente importante para la fiabilidad y la eficiencia mecánica de un motor que alcanza velocidades de rotación superiores a las 14.000 rpm, existen otras que hacen que la configuración elegida por Ducati sea la más refinada técnicamente.

En comparación con un cuatro cilindros en línea clásico, la compacidad lateral del motor en V permite una mayor centralización de las masas y permite limitar el peso en la parte delantera de la moto. Además, el cigüeñal más corto genera un efecto giroscópico menor.

Todos estos aspectos tienen un impacto positivo en la dinámica de la moto, ayudando a que sea ligera y rápida en los cambios de dirección. El gran espacio disponible entre las V de los cilindros permitía colocar la bomba de agua y disponer de un airbox de gran volumen (12,8 litros) para permitir que la Desmosedici Stradale respirara mejor.

La integración óptima de motor y chasis es un concepto fundamental detrás de cada proyecto Ducati. Por eso, la Desmosedici Stradale se ha desarrollado para montarse girada 42° hacia atrás, como los motores Ducati MotoGP, para optimizar la distribución del peso, utilizar radiadores más amplios y desplazar el pivote del basculante hacia delante tanto como sea posible.

El Desmosedici Stradale también fue diseñado para ser un elemento estructural del marco. Se agregaron conexiones al marco principal en la parte delantera de la carcasa superior y en la cabeza del banco trasero. El bloque del motor también actúa como conexión para la suspensión trasera y el basculante.

Dadas las altas velocidades de rotación del V4 y el gran tamaño de las válvulas, estas últimas no podían seguir los perfiles de cierre de las levas utilizando un sistema tradicional de resortes. Es por esto que el sistema Desmodrómico se vuelve indispensable.

En la "Desmo" de Ducati, las válvulas se cierran mecánicamente con una precisión similar a la de la fase de apertura, lo que permite realizar perfiles de leva más pronunciados y sincronización extrema que optimizan el flujo dinámico de fluidos tanto en la admisión como en el escape y, por lo tanto, un mayor rendimiento de el motor. Los árboles de levas están controlados por dos cadenas de distribución "silenciosas".

En el sistema de distribución delantero, la cadena acciona el árbol de levas de admisión, que a su vez transmite el movimiento al escape a través de un par de ruedas dentadas (sistema mixto de distribución de cadena y engranajes). En el sistema de distribución trasero, por otro lado, la cadena impulsa el eje de escape que transmite el movimiento a la línea de admisión. Esta elección minimiza la absorción de tiempo, lo que beneficia el rendimiento y la confiabilidad.

La cadena que controla la sincronización de los cilindros delanteros está ubicada en el lado derecho del motor y es impulsada por el cigüeñal a través de un engranaje en la rueda dentada de la transmisión primaria. El que acciona los cilindros traseros está situado en el lado izquierdo del motor y es accionado por un engranaje que forma parte del cigüeñal. Cada cabezal dispone de un sensor "antibatimiento" que permite optimizar la gestión del avance del disparo, evitando fenómenos de golpeteo.

En motocicletas normales, el cigüeñal gira en la misma dirección que las ruedas. En cambio, en MotoGP el cigüeñal contrarrotante gira en sentido contrario. Los especialistas en motores Ducati han tomado prestada esta solución técnica de los modelos de carreras por las mismas razones que se aplicó en el mundo competitivo. De hecho, esta solución tiene ventajas relacionadas con dos aspectos de la física: el efecto giroscópico y la inercia. El cigüeñal contrarrotante permite compensar parte del efecto giroscópico que producen las ruedas durante la marcha, lo que se traduce en una mejor maniobrabilidad y una moto más ágil en los cambios de dirección.

La segunda ventaja está relacionada con la inercia (es decir, la tendencia de un objeto a oponerse a un cambio de estado) tanto del vehículo como de las partes giratorias del motor. Durante la aceleración, el par motor transmitido al suelo empuja al vehículo, que reacciona generando una tendencia a hacer un caballito. Debido a la inercia, el cigüeñal que gira en sentido contrario genera un par en la dirección opuesta, que por lo tanto tiende a bajar la parte delantera reduciendo así el fenómeno del caballito, lo que también beneficia la aceleración.
Asimismo, durante las frenadas o desaceleraciones rápidas, la motocicleta experimenta una reacción que tiende al levantamiento trasero, pero el cigüeñal también sufre una desaceleración (reducción de revoluciones) y esto resulta en un par inercial en sentido contrario que contrarresta la fuerza que busca levantar la parte trasera. En consecuencia, tanto en la aceleración como en el frenado, la adopción del eje contrarrotante proporciona efectos positivos.
Claramente, esta disposición requiere una rueda dentada adicional, la llamada rueda loca, que es necesaria para transferir el movimiento del cigüeñal a la caja de cambios y luego a las ruedas para proporcionar la rotación correcta para la dirección de viaje.

El desplazamiento de 70° de las muñequillas combinado con el diseño del motor en V de 90° genera una orden de encendido que Ducati ha llamado "Twin Pulse" porque es como si el motor estuviera reproduciendo la secuencia de encendido de un cilindro bicilíndrico. La peculiaridad radica en el disparo rápido de los dos cilindros en el lado izquierdo y luego en el lado derecho de la motocicleta. En el cronograma, los disparos se sitúan a 0°, 90°, 290° y 380°. Este particular orden de encendido le da al V4 un sonido bastante similar al de la Desmosedici MotoGP.

En la práctica, imaginando un ciclo que comienza con 0°, el primer cilindro del banco delantero "dispara", lado generador, seguido, después de sólo 90° de rotación, por el cilindro del banco trasero del mismo lado. Luego hay un intervalo durante el cual el motor no genera par motor hasta que los encendidos están a 90° entre sí en los dos cilindros del lado del embrague.

El orden de encendido "Twin Pulse", además de producir un sonido de escape único como ninguna otra motocicleta, música para los oídos de un verdadero entusiasta, genera un tipo de potencia que fue juzgada como la mejor por Ducati MotoGP a los pilotos ya que genera importantes ventajas a nivel de potencia y por tanto de maniobrabilidad de la moto, especialmente en curvas y salidas de curvas.

Al igual que los motores de MotoGP, el Desmosedici Stradale utiliza una lubricación de carcasa semiseca con etapas de entrega y recuperación para garantizar la lubricación adecuada de todas las piezas móviles en todo momento.
La bomba de aceite, accionada por cadena, consta de cuatro etapas, una de lóbulos para la impulsión y tres de recuperación, una de engranajes para aspirar el aceite de los cabezales a través de dos conductos, mientras que las otras dos bombas son de lóbulos y garantizan una recuperación eficaz del aceite lubricante. en cualquier condición de uso del motor, manteniendo el cárter del motor debajo de los pistones en condiciones controladas de vacío constante, reduciendo las pérdidas por ventilación, es decir, la absorción de potencia provocada por la resistencia aerodinámica que ofrece el aire y el batido del aceite presente en el compartimento de la biela.

El depósito de aceite, que también sirve como carcasa del filtro, está situado en un sumidero de aceite de magnesio montado debajo del cárter y conectado al compartimento de la caja de cambios, pero separado del cárter. Para enfriar el aceite se usa un radiador dedicado, asegurado debajo del enfriador de agua.