Giống như tất cả các động cơ Ducati khác, trong Desmosedici Stradale, thiết kế của hệ thống van Desmo là yếu tố quan trọng để đạt được hiệu suất cao nhất. Hệ thống van Desmo trong động cơ Desmosedici Stradale sử dụng các bộ phận đã được thiết kế lại hoàn toàn và thu nhỏ để có phần đầu rất nhỏ gọn, với độ tinh xảo cao và nhẹ nhất trước giờ so với bất kỳ chiếc Ducati bike nào.

Trên xe mô-tô bình thường, trục khuỷu sẽ quay cùng chiều với bánh xe. Ngược lại, mô-tô trong giải đua MotoGP sẽ có trục khuỷu quay ngược chiều với bánh xe. Các chuyên gia động cơ Ducati đã “mượn” giải pháp kỹ thuật này từ các mẫu xe đua để đạt được chất thể thao mạnh mẽ. Trên thực tế, giải pháp này có những ưu điểm liên quan đến 2 khía cạnh vật lý: hiệu ứng con quay hồi chuyển và quán tính.

Trục khuỷu quay ngược chiều giúp ta bù đắp được một phần hiệu ứng con quay hồi chuyển do các bánh xe tạo ra khi vận hành, nhờ vậy mà giúp cải thiện khả năng xử lý và tính linh hoạt của xe khi chuyển hướng.

Ưu điểm thứ hai liên quan đến quán tính (xu hướng của một vật thể chống lại sự thay đổi trạng thái) của xe và các bộ phận động cơ quay. Trong quá trình tăng tốc, lực mô-men xoắn truyền xuống mặt đất sẽ đẩy xe đi, và xe sẽ phản ứng bằng cách tạo ra xu hướng bốc đầu xe. Do quán tính, trục khuỷu quay ngược sẽ tạo ra mô-men xoắn theo hướng ngược lại, do đó có xu hướng hạ thấp phần đầu xe, dẫn đến giảm hiện tượng bốc đầu, đồng thời có lợi cho gia tốc.

Tương tự, trong quá trình phanh hoặc giảm tốc nhanh, xe sẽ trải qua một phản ứng theo hướng nâng bánh sau lên, nhưng trục khuỷu cũng trải qua quá trình giảm tốc (giảm số vòng quay/phút). Vì thế, mô-men quán tính theo hướng ngược lại sẽ chống lại lực nâng bánh sau. Như vậy, cả khi tăng tốc và phanh, trục khuỷu quay ngược đều mang lại những hiệu ứng tích cực.

Dĩ nhiên, cấu trúc này yêu cầu thêm một bánh răng, được gọi là bánh xe đệm (idle wheel), để truyền chuyển động của trục khuỷu đến hộp số và sau đó đến các bánh xe nhằm tạo ra hướng quay chính xác.

Cấu trúc đặt lệch 70° của các chốt khuỷu kết hợp với cách bố trí động cơ 90° chữ V đã tạo ra một thứ tự đánh lửa mà Ducati gọi là “Twin Pulse”, vì nó giống như thể động cơ đang bắt chước trình tự đánh lửa của một động cơ xi-lanh đôi. Điểm đặc biệt nằm ở việc đánh lửa nhanh 2 xi-lanh ở bên trái rồi đến 2 xi-lanh ở bên phải xe. Trong biểu đồ thời gian, các đợt đánh lửa diễn ra ở góc 0°, 90°, 290° và 380°. Thứ tự đánh lửa nhất định này khiến V4 tạo ra âm thanh khá giống với âm thanh của Desmosedici MotoGP.

Cụ thể, hãy tưởng tượng một chu kỳ đánh lửa bắt đầu ở góc 0°, xi-lanh đầu tiên của dãy trước sẽ đánh lửa (phía bên máy phát điện), rồi ngay ở góc quay 90°, xi-lanh của dãy sau ở cùng phía sẽ đánh lửa. Sau đó, có một khoảng thời gian mà động cơ sẽ không tạo ra mô-men xoắn truyền động cho đến khi 2 xi-lanh ở bên ly hợp đánh lửa cách nhau một góc 90°.

Bên cạnh việc tạo ra tiếng pô độc đáo, ấn tượng, dành cho người sành điệu và không giống bất kỳ loại mô-tô nào khác, thứ tự đánh lửa kép “Twin Pulse” còn sản sinh công suất được đánh giá là tuyệt hảo bởi các tay đua MotoGP của Ducati, vì nó mang lại những lợi thế quan trọng trong công suất, dẫn đến gia tăng khả năng điều khiển xe, đặc biệt khi chuyển hướng và ra khỏi khúc cua.

Giống như các động cơ MotoGP khác, Desmosedici Stradale sử dụng chất bôi trơn vỏ bán khô với các giai đoạn phân phối và phục hồi để đảm bảo luôn bôi trơn đúng cách cho tất cả các bộ phận chuyển động.

Bơm dầu, được dẫn động bởi xích, bao gồm 4 giai đoạn: một giai đoạn để phân phối vấu cam và 3 giai đoạn để thu hồi. Trong 3 giai đoạn này, một bơm có bánh răng để hút dầu từ các đầu thông qua hai ống dẫn, trong khi hai bơm còn lại có vấu cam và đảm bảo thu hồi dầu bôi trơn hiệu quả trong bất kỳ điều kiện sử dụng động cơ nào, đồng thời duy trì cacte động cơ bên dưới piston trong điều kiện chân không ổn định được kiểm soát, giảm tổn thất do thông gió, tức là sự hấp thụ công suất gây ra bởi lực cản từ không khí và sự nóng lên của dầu có trong ngăn thanh truyền.

Bình nhiên liệu, cũng đóng vai trò là vỏ của bộ lọc, nằm trong một bình dầu bằng magie gắn dưới cacte và nối với ngăn hộp số, nhưng tách biệt với cacte. Một bộ tản nhiệt chuyên dụng gắn bên dưới bộ làm mát bằng nước sẽ làm mát dầu.