Voor Ducati is de V4 lay-out onder 90° de ultieme uiting van sportiviteit voor een motorfiets blok. Het is geen toeval dat het dezelfde oplossing is die wordt gebruikt in de MotoGP Desmosedici motoren.

In vergelijking met een klassieke viercilinder-in-lijn maakt de zijdelingse compactheid van de V-motor een grotere centralisatie van de massa's mogelijk, waardoor het gewicht aan de voorkant van de motorfiets kan worden beperkt. Bovendien genereert de kortere krukas een kleiner gyroscopisch effect. Al deze aspecten hebben een positieve invloed op de dynamiek van de motorfiets, waardoor hij licht en snel van richting verandert.

De optimale integratie van motor en chassis is een fundamenteel concept achter elk Ducati project. Daarom is de Desmosedici Stradale ontwikkeld om, net als de Ducati MotoGP motoren, 42° naar achteren gedraaid gemonteerd te worden om de gewichtsverdeling te optimaliseren, uitgebreidere radiatoren te gebruiken en het scharnierpunt van de swingarm zoveel mogelijk naar voren te verplaatsen.

Zoals bij alle Ducati motoren is ook bij de Desmosedici Stradale het ontwerp van het Desmodromisch systeem een belangrijke factor voor het verkrijgen van topprestaties. Het Desmodromisch systeem in de Desmosedici Stradale maakt gebruik van componenten die volledig opnieuw zijn ontworpen en geminiaturiseerd om zeer compacte koppen te verkrijgen, waardoor een niveau van verfijning, compactheid en lichtheid wordt bereikt dat nog nooit eerder op een Ducati motorfiets is gezien.

Bij normale motorfietsen draait de krukas in dezelfde richting als de wielen. In de MotoGP daarentegen draait de tegengesteld draaiende krukas in de tegenovergestelde richting. De Ducati motorspecialisten hebben deze technische oplossing geleend van de racemodellen om dezelfde redenen als waarom deze in de wedstrijdwereld werd toegepast. Deze oplossing heeft namelijk voordelen die verband houden met twee aspecten van de fysica: het gyroscopisch effect en de inertie.

De 70° offset van de krukpennen in combinatie met de 90° V-motor zorgt voor een ontstekingsvolgorde die Ducati "Twin Pulse" heeft genoemd, omdat het lijkt alsof de motor de ontstekingsvolgorde van een tweecilinder nabootst. De bijzonderheid ligt in het snelle afvuren van de twee cilinders aan de linkerkant en vervolgens aan de rechterkant van de motorfiets. In het timingschema staan de ontstekingen op 0°, 90°, 290° en 380°. Deze specifieke ontstekingsvolgorde geeft de V4 een geluid dat sterk lijkt op dat van de Desmosedici MotoGP.

Elk gasklephuis heeft twee injectoren: een sub-gasklephuis voor gebruik bij lage belasting en een andere daarboven die in werking treedt wanneer maximale motorprestaties vereist zijn. De gasklephuizen van elke cilinderbank worden bewogen door een speciale elektromotor. Dankzij het volledige Ride by Wire-systeem maakt dit complexe elektronische regelstrategieën en modulatie van het motorgevoel mogelijk, afhankelijk van de gekozen rijmodus.

Magnesium neemt een prominente plaats in onder de lichtere metalen. Het is geen toeval dat het in legeringvorm veel wordt gebruikt in wedstrijden. De Desmosedici Stradale gebruikt een magnesiumlegering voor tal van onderdelen, waaronder de kopdeksels, het oliecarter, de generator en de koppeling. Een technische keuze die ook het uiterlijk van de motorfiets positief beïnvloedt.

De carters zijn gemaakt van aluminium door middel van zwaartekrachtgieten en gekoppeld aan een horizontale snede. Het bovenste carter bevat de vier aluminium cilindervoeringen met nikasil-coating die zorgt voor lage wrijving en bescherming tegen slijtage.

De samenwerking met Ducati Corse heeft het mogelijk gemaakt om een compacte, lichtgewicht motor met hoge prestaties te realiseren. Met een gewicht van 64,5 kg is de Desmosedici Stradale slechts 2 kg zwaarder dan de 1.285 cm³ tweecilinder Superquadro.

Zuigers met een diameter van 81 mm draaien in de cilinders, met twee zuigerveren, lage wrijving, plus olieschraapring. Zij zijn gegoten uit aluminium en maken gebruik van de "box in box"-technologie die het mogelijk maakt de rokhoogte en de dikte onder de zuigerkop binnen de perken te houden, waardoor de wrijvings- en inertiebelasting wordt verminderd met behoud van de vereiste duurzaamheid en stijfheid.

De compressieverhouding bedraagt 14:1, een hoge waarde die opnieuw een ontwerp van concurrerende oorsprong weerspiegelt. De zuigers zijn gekoppeld aan stalen gesmede stangen met een middenafstand van 101,8 mm.

De perfecte functionaliteit van de zesversnellingsbak wordt versterkt door de Ducati Quick Shift EVO (DQS EVO), die een fundamentele evolutie biedt: schakelen met open gas. Bovendien volgt DQS EVO verschillende logica's om op en af te schakelen. De integratie met de slipkoppeling en de motorrem (Engine Brake Control) zorgt ervoor dat het systeem ook op het circuit absoluut doeltreffend is.

De natte koppeling met progressieve regeling combineert optimaal aandrijving met een hoog koppel en rijderscomfort. In competitieve rijomstandigheden, met plotseling terugschakelen en sterk afremmen van de motor, gaat de slipperkoppeling het verlies aan stabiliteit van de achterkant tegen, en biedt zo een uitstekende controle tijdens het remmen diep in de bocht.

Net als de MotoGP-motoren gebruikt de Desmosedici Stradale een semi-droge smering van de behuizing met toevoer- en herstelfasen om te allen tijde een goede smering van alle bewegende delen te garanderen.

De waterpomp, die zich in de V van de cilinders bevindt, wordt aangedreven door een as die wordt aangedreven door een cascade van tandwielen. De plaats ervan is zo gekozen dat de omvang van het circuit zo klein mogelijk is, waardoor het rendement wordt verbeterd en het gewicht van de motor wordt geoptimaliseerd.