Le Desmosedici Stradale est conçu autour du système desmodromique, essentiel en termes de performances. Les quatre arbres à cames actionnent les seize soupapes en acier, les soupapes d'admission mesurant 34 mm de diamètre et les soupapes d'échappement 27,5 mm, des valeurs impressionnantes par rapport à l'alésage de 81 mm. Les sièges des soupapes sont en acier fritté. Compte tenu des régimes élevés du V4 et de la taille importante des soupapes, celles-ci ne pourraient pas suivre les profils agressifs de fermeture des cames si un système à ressort était utilisé. C'est pourquoi le système desmodromique est indispensable.

Le moteur Desmosedici Stradale est désormais conforme à la stricte norme Euro 5+, enregistrant une légère augmentation de la puissance maximale de 0,5 ch, grâce à l'utilisation de composants plus légers qui réduisent également le poids du moteur de 1 kg.

Le Desmosedici Stradale Euro 5+ délivre une puissance maximale de 216 ch à 13 500 tr/min et un couple de 120,9 Nm à 11 250 tr/min.

Afin de conserver le style unique des silencieux sous le moteur, le système d'échappement, en configuration 4-2-1-2, a été redessiné tant au niveau des collecteurs que des silencieux.

Le développement du moteur a également permis de réduire les émissions (CO2 151 g/km) et la consommation (6,5 l/100km).

Pour Ducati, le V4 à 90° est l'expression ultime de l'attitude sportive pour un moteur de moto. Ce n'est donc pas une coïncidence si les moteurs Desmosedici de MotoGP adoptent la même solution. La disposition des cylindres en forme de V à 90° crée un équilibre naturel des forces primaires, sans avoir besoin d'un arbre de renvoi, qui aurait un impact négatif sur le poids et l'absorption de puissance, afin d'éliminer les vibrations. Un avantage extrêmement important en termes de fiabilité et d'efficacité mécanique d'un moteur qui atteint des régimes supérieurs à 14 000 tr/min.

Le système de refroidissement a été repensé pour garantir des performances constantes, même en cas de températures très élevées ou d'utilisation extrême sur piste. La surface de refroidissement effective du radiateur à eau a été augmentée de 17 %, tandis que le radiateur à huile bénéficie d'un schéma de circulation d'eau à double flux, plus efficace et conçu pour la course. Les nouveaux radiateurs permettent d'augmenter la masse d'air refroidie de 19% pour le radiateur à huile et de 9% pour le radiateur à eau.