Ducati 996R - внешне схож с предшественником, но не внутри. Главная особенность мотоцикла - модернизированный силовой агрегат - L-образный, двухцилиндровый - Testastretta Desmoquattro третьего поколения взамен того, что устанавливался на спортбайках серии 888/916.
В двигателе Ducati 996R изменена система смазки двигателя, благодаря чему улучшилась работа распредвалов в головках цилиндров и гарантировано поступление масла при переменных режимах работы мотоцикла - разгонах, торможениях, наклонах в поворотах, в том числе и при езде на заднем колесе.
Также, силовой агрегат Ducati 996R обладает цилиндрами с меньшим ходом и увеличенным диаметром для поднятия оборотов двигателя и пиковой мощности.
С 40 до 25 градусов уменьшился угол развала, соответственно камера сгорания мотоцикла стала более плоской. Разросся и диаметр впускного клапана с 36 до 40, выпускного с 30 до 33мм. Поршни полегчали на 30грамм. В целом, новый двигатель Testastretta стал на 3 кг легче своего предшественника - силового агрегата модели 996SPS.
Для впрыска теперь используется один инжектор. Электронное зажигание Marelli работает в паре с двумя катушками, расположенными в свечных колпачках.
Среди конкурентов Ducati 996R - Suzuki GSX-R750, Honda VTR1000 SP-1 и MV Agusta F4.