Le Streetfighter V4 monte le Desmosedici Stradale de 1103 cm3 : le V4 à 90° (tourné vers l'arrière de 42°) avec un calage Desmodromique dérivé du MotoGP, unique en termes de vilebrequin contrarotatif et d'ordre d'allumage "Twin Pulse".

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 en V à 90° des cylindres permet d'équilibrer naturellement les forces de premier ordre, sans qu'il soit nécessaire de recourir à un arbre de renvoi - ce qui augmente le poids et l'absorption de puissance - pour éliminer les vibrations. Un avantage très important en termes de fiabilité et d'efficacité mécanique d'un moteur qui atteint des régimes supérieurs à 14 000 tr/min.

La Desmosedici Stradale est conçue autour du système Desmodromic, 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 de ressorts était utilisé. C'est pourquoi le système Desmodromic est indispensable.

Comme sur les prototypes de MotoGP, le vilebrequin est contrarotatif, c'est-à-dire qu'il tourne dans le sens inverse des roues, afin de compenser l'effet gyroscopique et d'assurer maniabilité et agilité dans les changements de direction, ainsi que de réduire la tendance au cabrage lors des accélérations et des freinages.

Les manetons décalés de 70° combinés à la disposition en V à 90° du moteur donnent lieu à un ordre d'allumage que Ducati appelle "Twin Pulse", car c'est comme si le moteur reproduisait la séquence d'allumage d'un jumeau. La particularité réside dans le fait que les deux cylindres de gauche s'allument de manière rapprochée, tout comme les deux cylindres de droite. Sur le tableau de distribution, les points d'allumage sont situés à 0°, 90°, 290° et 380°. Cet ordre d'allumage particulier confère à la V4 une sonorité très proche de celle de la Desmosedici de MotoGP.

En ce qui concerne la puissance maximale, les nouveaux arbres à cames ont une levée plus élevée (+ 0,75 mm pour la came d'admission et + 0,45 mm pour la came d'échappement) et sont également plus légers grâce à des trous d'allègement plus grands et des roues d'entraînement à denture plus étroite. Les longueurs des conduits d'admission à hauteur variable ont été modifiées pour adapter l'admission aux nouvelles levées ; la configuration à conduit long est augmentée de 5 mm, tandis que la configuration à conduit court est réduite de 10 mm.

Le système de refroidissement a été repensé pour garantir des performances constantes, même à des températures très élevées ou lors d'une utilisation extrême sur piste. La surface de refroidissement effective du radiateur d'eau a été augmentée de 17 %, tandis que le radiateur d'huile bénéficie d'un schéma de circulation d'eau à double flux, plus efficace et conçu pour la course.

Par rapport à la Panigale V4, la transmission finale a été raccourcie - 15/42 contre 16/41 - pour assurer plus de couple à la roue et une réponse immédiate à l'accélérateur.

Pour la première fois, le Streetfighter V4 utilise des corps de papillon à longueur variable, comme sur la Panigale V4. Ils contribuent à augmenter la puissance et à assurer une réponse rapide.