Per Ducati il layout V4 a 90° è la massima espressione della sportività per un motore motociclistico. Non a caso è la stessa soluzione utilizzata nei motori Desmosedici della MotoGP.
La disposizione a V di 90° dei cilindri crea una naturale equilibratura delle forze del primo ordine, senza la necessità di ricorrere ad un contralbero di equilibratura per eliminare le vibrazioni che notoriamente comporta aggravio di peso e assorbimento di potenza.
A questo beneficio primario, importantissimo per l’affidabilità e l’efficienza meccanica di un motore che raggiunge regimi di rotazione superiori a 14.000 giri al minuto, se ne aggiungono altri che fanno della configurazione scelta da Ducati quella tecnicamente più raffinata.

Rispetto ad un classico 4 cilindri in linea la compattezza laterale del motore a V consente una maggiore centralizzazione delle masse e permette di contenere la sezione frontale della moto. Inoltre l’albero motore più corto genera un minore effetto giroscopico.
Tutti questi aspetti hanno un impatto positivo sulla dinamica della moto, contribuendo a renderla leggera e veloce nei cambi di direzione. L’ampio spazio disponibile tra la V dei cilindri ha permesso di collocare la pompa dell’acqua e di avere un airbox di grande volume (12,8 litri) per fare respirare meglio il Desmosedici Stradale.

L’integrazione ottimale di motore e ciclistica è un concetto alla base di ogni progetto Ducati. Ecco quindi che il Desmosedici Stradale nasce per essere montato ruotato all’indietro di 42°, come i motori Ducati in MotoGP, per ottimizzare la distribuzione dei pesi, utilizzare radiatori più estesi e avanzare quanto più possibile il pivot del forcellone.
Il Desmosedici Stradale è stato inoltre progettato per essere elemento strutturale del telaio. Nella parte anteriore del semicarter superiore e nella testa della bancata posteriore sono stati ricavati gli attacchi al telaio principale. Inoltre il basamento funge anche da fissaggio della sospensione posteriore e del forcellone.

Ogni componente del sistema è stato progettato e testato per consentire di raggiungere in tutta sicurezza i regimi di rotazione di cui il V4 è capace. A mantenere compatte le teste del motore hanno contribuito anche le nuove candele, dalle dimensioni più contenute rispetto allo standard in produzione.
I quattro alberi a camme del motore Desmosedici Stradale muovono le sedici valvole in acciaio con misure di 34 mm di diametro per quelle di aspirazione e di 27,5 mm di diametro per quelle di scarico, valori decisamente ragguardevoli in relazione all'alesaggio da 81 mm adottato. Le sedi valvole sono realizzate in acciaio sinterizzato.

Viste le elevate velocità di rotazione del V4 e le dimensioni importanti delle valvole, queste non riuscirebbero a seguire i profili di chiusura spinti delle camme se si utilizzasse un sistema tradizionale a comuni molle. Ecco quindi che il sistema Desmodromico diventa irrinunciabile. Nel “Desmo” Ducati le valvole vengono chiuse meccanicamente con una precisione analoga a quella della fase di apertura, consentendo di realizzare i profili delle camme più spinti e fasature estreme che ottimizzano il flusso dinamico dei fluidi sia in aspirazione che allo scarico e quindi maggiore performance del propulsore.
Gli alberi a camme sono comandati da due catene di distribuzione del tipo “silent”.
Sulla distribuzione anteriore la catena trascina l’albero a camme di aspirazione, il quale a sua volta trasmette il moto a quello di scarico mediante una coppia di ruote dentate (distribuzione mista catena-ingranaggi). Sulla distribuzione posteriore la catena trascina invece l’albero di scarico il quale passa il moto a quello di aspirazione.
Questa scelta è quella che minimizza gli assorbimenti della distribuzione, a tutto vantaggio di prestazione e affidabilità. La catena che comanda la distribuzione dei cilindri anteriori è posizionata sul lato destro del motore e prende il moto dall’albero motore attraverso un ingranaggio ricavato sul pignone della trasmissione primaria.
Quella che comanda i cilindri posteriori è disposta sul lato sinistro del motore e prende il moto da un ingranaggio monolitico ricavato sull’albero motore. Ciascuna testata è dotata di sensore “anti-battito” che consentono di ottimizzare la gestione degli anticipi accensione scongiurando fenomeni di detonazione.

La disposizione sfalsata di 70° dei perni di manovella combinata con il layout a V di 90° del motore, genera un ordine degli scoppi che in Ducati è stato denominato “Twin Pulse”, perché è come se il motore riproducesse la sequenza di scoppi di un bicilindrico. La peculiarità sta nell’accensione ravvicinata rispettivamente dei due cilindri del lato sinistro e poi di quelli del lato destro della moto. Nel diagramma di distribuzione, le accensioni sono quindi collocate a 0°, 90°, 290° e 380°. Questo particolare ordine di accensione regala al V4 un suono del tutto simile a quello della Desmosedici MotoGP.
In pratica, immaginando un ciclo con partenza da 0°, “scoppia” il primo cilindro della bancata anteriore, lato alternatore, seguito, dopo soli 90° di rotazione, dal cilindro della bancata posteriore sullo stesso lato. Segue poi un intervallo, durante il quale il motore non genera coppia motrice fino a quando non avvengono gli scoppi ravvicinati di 90° tra loro nei due cilindri sul lato frizione. L’ordine di accensione “Twin Pulse” oltre a produrre una sonorità di scarico unica nel panorama motociclistico, ed assolutamente coinvolgente per l’appassionato, genera un tipo di erogazione che è stata giudicata la migliore dagli stessi piloti Ducati della MotoGP in quanto genera importanti vantaggi a livello di erogazione e quindi guidabilità della moto, soprattutto in percorrenza ed in uscita di curva.

Il motore Desmosedici Stradale respira grazie a quattro corpi farfallati ovali con diametro equivalente di 52 mm, collegati a cornetti di aspirazione ad altezza variabile per la prima volta montati su un motore Ducati. Questa soluzione permette di ottimizzare il riempimento dei cilindri a tutti i regimi di rotazione con importanti benefici in termini di erogazione e guidabilità.
Al variare del regime di rotazione e della coppia richiesta dal pilota, i cornetti di aspirazione assumono una configurazione che allunga o accorcia il condotto permettendo di ottimizzare l’influenza in termini fluidodinamici delle onde di pressione che corrono lungo il condotto stesso.
Il sistema è controllato dalla centralina motore ed è costituito da due stadi: una trombetta fissa disposta sul corpo farfallato ed una mobile che scorre lungo delle guide in acciaio ed è movimentata da un motorino elettrico. Quando questa si abbassa, si dispone a contatto con la trombetta corta determinando così un allungamento geometrico del condotto. Quando si alza, la fluidodinamica vede solo la trombetta fissa sottostante e quindi la configurazione del motore risulta caratterizzata da un condotto molto corto.
Ogni corpo farfallato è dotato di due iniettori: uno sotto farfalla specifico per le condizioni di utilizzo a basso carico ed uno sopra che viene attivato quando al motore si richiede di esprimere le maggiori performance. I corpi farfallati di ogni bancata sono mossi da un motorino elettrico dedicato che grazie al sistema full Ride by Wire permette strategie di controllo elettroniche complesse e permette di modulare il carattere del motore in relazione al riding mode scelto dal pilota.

La pompa dell’olio, movimentata da una catena, è costituita da quattro stadi, uno di mandata a lobi e tre di recupero, di queste, una, a ingranaggi, aspira l’olio delle teste tramite due condotti, mentre le altre due pompe sono a lobi, e assicurano un'efficace recupero dell’olio di lubrificazione in qualsiasi condizione di utilizzo del motore, mantenendo la zona del carter motore sottostante i pistoni (camera di manovella) in condizioni controllate di depressione costante, riducendo le perdite per ventilazione, ossia l’assorbimento di potenza determinato dalla resistenza aerodinamica offerta dall’aria e dallo sbattimento dell’olio presente nel vano dell’imbiellaggio.
Il serbatoio dell’olio, che funge anche da alloggiamento del filtro, si trova in una coppa dell’olio in Magnesio montata sotto al carter motore e collegata al vano del cambio, ma separata dalla camera di manovella. Per il raffreddamento dell’olio, è utilizzato un radiatore dedicato, fissato inferiormente a quello dell’acqua.