Η Multistrada V4 Rally εξοπλίζεται με τον κινητήρα V4 Granturismo των 1158 κ.εκ., ο οποίος αποδίδει 170 hp (125 kW) στις 10.750 rpm και 125 Nm (12,7 kgm) στις 8.750 rpm. Η ιδιαίτερα γραμμική καμπύλη ροπής εξασφαλίζει ομαλή και προοδευτική απόκριση σε κάθε άνοιγμα του γκαζιού. Με βάρος μόλις 66,7 kg, ο κινητήρας αυτός θέτει σημείο αναφοράς στην κατηγορία για τον ιδανικό συνδυασμό ισχύος και χαμηλού βάρους. Ο V4 Granturismo είναι συμβατός με τις προδιαγραφές Euro 5+ χωρίς καμία υποχώρηση στην απόδοση, χάρη στο εξελιγμένο σύστημα απενεργοποίησης της πίσω σειράς κυλίνδρων.

Για τη μείωση της κατανάλωσης και των εκπομπών, η Multistrada V4 Rally διαθέτει το εκτεταμένο ηλεκτρονικό σύστημα απενεργοποίησης της πίσω σειράς κυλίνδρων, μια τεχνολογία που εφαρμόζεται για πρώτη φορά παγκοσμίως σε κινητήρα παραγωγής. Οι δύο πίσω κύλινδροι δεν απενεργοποιούνται μόνο όταν η μοτοσυκλέτα είναι σταματημένη με τον κινητήρα σε λειτουργία, αλλά και σε χαμηλές ταχύτητες, υπό συγκεκριμένες συνθήκες. Καθώς η ταχύτητα αυξάνεται ή όταν ο αναβάτης ζητάει την πλήρη ισχύ του κινητήρα, οι κύλινδροι επανενεργοποιούνται ώστε να εξασφαλίζεται ο αυθεντικός χαρακτήρας και η απόδοση του V4. Το σύστημα λειτουργεί σε όλα τα Riding Modes, με διαφορετική ρύθμιση για κάθε σχέση στο κιβώτιο.

Ο κινητήρας V4 Granturismo υιοθετεί προηγμένες τεχνικές λύσεις, όπως οι ξεχωριστές καμπύλες ροπής για κάθε ταχύτητα, εξασφαλίζοντας ομαλή απόδοση στις χαμηλές στροφές, ισχυρή ροπή στη μεσαία περιοχή και κορυφαία δύναμη στις υψηλές στροφές.

Το κιβώτιο της Multistrada V4 Rally υποβοηθείται ηλεκτρονικά από το νέο Ducati Quick Shift (DQS) 2.0, το οποίο χρησιμοποιεί αποκλειστικά τον αισθητήρα θέσης του drum των σχέσεων. Η λύση αυτή επιτρέπει τη χρήση μπιέλας χωρίς microswitch και προσφέρει στον αναβάτη πιο άμεση αίσθηση, με μικρότερη διαδρομή στη μανέτα και ακόμη πιο γρήγορες, ακριβείς αλλαγές ταχυτήτων.

Ο κινητήρας V4 Granturismo της Multistrada V4 Rally διατηρεί τα πιο κορυφαία διαστήματα συντήρησης της κατηγορίας. Η αλλαγή λαδιών προγραμματίζεται κάθε 15.000 km, ενώ ο έλεγχος διακένου βαλβίδων –και η ρύθμισή τους όπου απαιτείται– πραγματοποιείται κάθε 60.000 km, επιβεβαιώνοντας την υψηλή αξιοπιστία και την τεχνολογική υπεροχή του κινητήρα.