Die Streetfighter V4 ist mit dem 1103 cm³ großen Desmosedici Stradale ausgestattet: Der 90° V4 (im Motorrad um 42° nach hinten gedreht) ist mit der aus der MotoGP stammenden Desmodromik, der gegenläufig drehenden Kurbelwelle und der "Twin Pulse"-Zündfolge einzigartig. 

Für Ducati ist der 90° V4 der ultimative Ausdruck der Sportlichkeit eines Motorradmotors. Es ist also kein Zufall, dass die Desmosedici-Motoren in der MotoGP die gleiche Lösung verwenden. 

Die 90°-V-Anordnung der Zylinder ermöglicht ein natürliches Gleichgewicht der Kräfte erster Ordnung, ohne dass eine Ausgleichswelle erforderlich ist, um Vibrationen zu vermeiden. Das spart Gewicht und ermöglicht ungefilterte Performance. Ein entscheidender Vorteil im Hinblick auf die Zuverlässigkeit und die mechanische Effizienz eines Motors, der Drehzahlen von über 14.000 U/min erreicht.

Bei der Streetfighter V4 kommen erstmals Drosselklappenstutzen mit variabler Länge zum Einsatz, genau wie bei der Panigale V4. Diese tragen zur Leistungssteigerung bei und sorgen für ein schnelles Ansprechverhalten. 

Trotz der Einhaltung der strengen Euro 5+-Norm weist der Desmosedici Stradale eine deutliche Steigerung der maximalen Leistung um 6 PS auf. Dies ist dem variablen Ansaugsystem (VIS) zu verdanken, das zum ersten Mal bei der Streetfighter V4 zum Einsatz kommt, sowie neuen Nockenwellen mit größerem Hub. Durch die Verwendung von leichteren Komponenten konnte das Gewicht des Motors um 1 kg reduziert werden.

Der Desmosedici Stradale Euro 5+ liefert eine maximale Leistung von 214 PS bei 13.500 U/min und ein Drehmoment von 120 Nm bei 11.250 U/min.

Um den einzigartigen Stil der Schalldämpfer unter dem Motor beizubehalten, wurde die Auspuffanlage in einer 4-2-1-2-Konfiguration sowohl in Bezug auf die Krümmer als auch auf den Schalldämpfer neu gestaltet.

Die Entwicklung des Motors hat auch zur Senkung der Emissionen (CO2 165 g/km) und des Verbrauchs (7,1 l/100 km) beigetragen.

Der Desmosedici Stradale ist um die desmodromische Ventilsteuerung herum konstruiert, die unerlässlich ist, um eine maximale Performance zu erreichen. Die vier Nockenwellen bewegen die sechzehn Stahlventile, wobei die Einlassventile einen Durchmesser von 34 mm und die Auslassventile von 27,5 mm haben, beeindruckende Werte, wenn man sie mit der 81 mm langen Bohrung kombiniert. Die Ventilsitze sind aus gesintertem Stahl gefertigt. In Anbetracht der hohen Motordrehzahlen des V4 und der beachtlichen Größe der Ventile wären diese bei Verwendung eines Federsystems nicht in der Lage, den aggressiven Nockenprofilen zu folgen. Aus diesem Grund ist das Desmodromik-System unverzichtbar.

Wie bei den MotoGP-Prototypen ist die Kurbelwelle gegenläufig, das bedeutet, sie dreht sich in entgegengesetzter Richtung zu den Rädern, um den gyroskopischen Effekt zu kompensieren und Handling und Agilität bei Richtungswechseln zu verbessern. Zudem reduziert diese Technologie beim Beschleunigen die Neigung zu Wheelies und verbessert die Performance beim Bremsen. 

Die um 70° versetzten Kurbelzapfen in Verbindung mit dem 90° V-Layout des Motors führen zu einer Zündfolge, die Ducati "Twin Pulse" nennt, weil die Zündfolge eines Zweizylinders nachempfunden wird. Die Besonderheit besteht darin, dass die beiden linken Zylinder dicht beieinander zünden, ebenso wie die beiden rechten Zylinder. Im Plan der Steuerzeiten liegen die Zündzeitpunkte bei 0°, 90°, 290° und 380°. Diese besondere Zündfolge beschert dem V4 einen Klang, der an den der Desmosedici aus der MotoGP erinnert.

Was die maximale Leistung betrifft, so haben die neuen Nockenwellen einen größeren Hub (+ 0,75 mm für die Einlassnocke und + 0,45 mm für die Auslassnocke) und sind dank größerer Erleichterungsbohrungen und schmalerer Antriebszahnräder auch leichter. Die Längen der höhenverstellbaren Ansaugkanäle wurden geändert, um die Ansaugung an die neuen Hubhöhen anzupassen; die Konfiguration mit langem Kanal wurde um 5 mm vergrößert, während die Konfiguration mit kurzem Kanal um 10 mm reduziert wurde.

Im Vergleich zur Panigale V4 wurde die Sekundärübersetzung verkürzt (15/42 gegenüber 16/41), um mehr Drehmoment am Rad und eine direktere Gasannahme zu gewährleisten.

Das Kühlsystem wurde überarbeitet, um auch bei sehr hohen Temperaturen oder bei extremem Einsatz auf der Rennstrecke eine konstante Performance zu gewährleisten. Die effektive Kühlfläche des Wasserkühlers wurde um 17 % vergrößert, während der Ölkühler von einem effizienteren, rennspezifischen Wasserkreislauf mit doppeltem Durchfluss profitiert.