La structure du châssis est extrêmement légère et le cadre monocoque est un élément technique multifonctionnel qui fait également office de boîte à air. En plus du filtre à air, il abrite les corps de papillon et le circuit de carburant complet avec les injecteurs. Le fond de la cuve en acier est utilisé comme élément de fermeture pour compléter un ouvrage de haute motorisation.
Par rapport à la Panigale V2, les dimensions du châssis ont été optimisées pour l'utilisation différente de la moto, tout comme la répartition spécifique du poids avec le pilote à bord. L'angle de la colonne de direction est de 24°, la traînée est de 94 mm et l'empattement est de 1465 mm. Grâce à une définition minutieuse des hauteurs avant et arrière, la répartition des masses reste celle d'une moto résolument sportive, 52% à l'avant et 48% à l'arrière.
La Streetfighter V2 est équipée d'une fourche avant Showa BPF de 43 mm de diamètre, entièrement réglable en compression, détente et précharge du ressort. Le contrôle du train avant est complété par un amortisseur de direction Sachs.
Une tringlerie équipée d'une liaison progressive actionne l'amortisseur arrière Sachs entièrement réglable. L'amortisseur monté sur le côté permet un accès rapide à tous les réglages, et la liaison est entraînée par un bras unilatéral en aluminium moulé.