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.