Для Ducati двигатель V4 с углом развала 90° — эталон двигателя для спортивных мотоциклов. Неслучайно именно такая схема применяется в двигателях MotoGP Desmosedici. V-образное расположение цилиндров с развалом 90° обеспечивает естественный баланс сил инерции первого порядка и не требует демпфирования колебаний с помощью уравновешивающего вала, который увеличивает вес двигателя и приводит к снижению мощности.

Помимо этого преимущества, которое имеет огромное значение для надежности и механической эффективности двигателя, развивающего более 14 000 об./мин, существуют и другие причины, по которым в Ducati считают такую компоновку наиболее технически совершенной.

По сравнению с классическим рядным четырехцилиндровым двигателем V-образная схема обеспечивает более благоприятное положение центра тяжести и позволяет снизить вес, приходящийся на переднее колесо. Кроме того, более короткий коленчатый вал создает уменьшенный гироскопический эффект.

Все эти факторы благотворно влияют на динамику мотоцикла, облегчают его и делают его более маневренным. Увеличенное пространство в развале блока цилиндров обеспечивает дополнительный объем воздуха (12,8 л) для улучшения работы двигателя Desmosedici Stradale. В этом пространстве также находится насос охлаждающей жидкости.

Оптимальное расположение элементов двигателя и шасси — одна из основных концепций каждого проекта Ducati. Поэтому двигатель Desmosedici Stradale наклонен назад на 42°, как и двигатели Ducati для MotoGP, для более благоприятного распределения веса, что позволяет использовать более мощные радиаторы и сместить вперед шарнир маятника.

Двигатель Desmosedici Stradale также является несущим элементом шасси мотоцикла. Точки крепления к основной раме добавлены в передней верхней части картера и на головке заднего полублока цилиндров. Блок цилиндров также используется для крепления задней подвески и маятника.

На обычных мотоциклах коленчатый вал вращается в том же направлении, что и колеса. В моделях MotoGP коленчатый вал вращается в противоположную сторону. Специалисты по двигателям Ducati позаимствовали это решение у гоночных двигателей и применили его по тем же причинам, по которым оно используется в мотоспорте. Это решение обеспечивает преимущества, связанные с двумя физическими явлениями: гироскопическим эффектом и инерцией. Коленчатый вал с обратным вращением позволяет частично скомпенсировать гироскопический эффект, создаваемый колесами при движении мотоцикла. Благодаря этому улучшается управляемость и маневренность мотоцикла при прохождении поворотов.

Второе преимущество связано с инерцией (свойством объекта сопротивляться изменениям своего состояния) мотоцикла и вращающихся деталей двигателя. Во время разгона сила тяги, действующая на поверхность дороги, перемещает мотоцикл вперед. При этом есть тенденция к отрыву переднего колеса. Благодаря инерции коленчатый вал с обратным вращением создает крутящий момент, который действует в противоположном направлении и прижимает переднее колесо к дороге, уменьшая риск его отрыва и улучшая динамику разгона.
Аналогичным образом при торможении или резком замедлении сила инерции стремится оторвать заднее колесо, однако коленчатый вал, вращение которого тоже замедляется, создает момент, действующий в противоположном направлении и уменьшающий тенденцию отрыва заднего колеса. Поэтому использование коленчатого вала с обратным вращением благоприятно сказывается на поведении мотоцикла при разгоне и торможении.
Очевидно, такая конструкция требует применения дополнительной зубчатой передачи, так называемой промежуточной передачи, которая передает крутящий момент от коленчатого вала к коробке передач и затем на заднее колесо, заставляя его вращаться в нужном для движения направлении.

Смещенные на 70° шейки коленчатого вала в сочетании с углом 90° развала цилиндров V-образного двигателя обеспечивают порядок работы цилиндров, который в Ducati называют Twin Pulse, поскольку он похож на работу двухцилиндрового двигателя. Особенность заключается в быстром воспламенении топлива сначала в двух левых, а затем в двух правых цилиндрах. На временной диаграмме моменты воспламенения располагаются в точках 0°, 90°, 290° и 380°. Благодаря особой работе цилиндров возникает характерный звук двигателя V4, похожий на звук двигателей Desmosedici MotoGP.

На практике, если представить, что рабочий цикл начинается в точке 0°, то сначала срабатывает зажигание в первом цилиндре переднего полублока со стороны генератора, а затем через 90° подается искра в цилиндр заднего полублока, расположенный с той же стороны мотоцикла. После этого наступает период, в течение которого крутящий момент двигателем не создается — до тех пор, пока не возникает сгорание смеси в двух цилиндрах на стороне сцепления, в моменты времени, отстоящие друг от друга на 90°.

Помимо уникального звука выхлопа — истинной музыки для настоящих ценителей — порядок работы цилиндров Twin Pulse обеспечивает характеристику мощности, которая признана мотоциклистами Ducati MotoGP лучшей. Это обусловлено важными преимуществами в отношении уровня мощности и управляемости мотоцикла, особенно при прохождении и выходе из поворотов.

Как и двигатели MotoGP, двигатель Desmosedici Stradale имеет систему смазки с полусухим картером с циклами подачи и возврата и надежно смазывает все подвижные детали.
Масляный насос с цепным приводом состоит из четырех секций, одна из которых отвечает за подачу масла, а другие три — за его возврат. Одна из секций возврата является шестеренной и отбирает масло из головок полублоков цилиндров через два канала. Две другие — кулачковые — возвратные секции обеспечивают эффективный возврат масла при любых условиях работы двигателя. Они также создают постоянное регулируемое разрежение в области картера под поршнями, позволяющее снижать потери мощности, связанные с аэродинамическим сопротивлением воздуха и перемешиванием масла в области шатунов.

Масляный бак, являющийся одновременно корпусом фильтра, расположен в масляном поддоне из магниевого сплава под картером двигателя. Бак связан с картером коробки передач, но отделен от картера двигателя. Для охлаждения масла используется отдельный масляный радиатор, находящийся под радиатором системы охлаждения двигателя.