क्लासिक हार्ले-डेविडसन इंजन टू-सिलेंडर, एक 45° "V" में लगे पिस्टन सहित वी-ट्विन होते हैं। क्रैंकशाफ्ट को एक पिन होता है और दोनों पिस्टन अपने संयोजक रॉड्स के माध्यम से इस पिन से जुड़े होते हैं।

इस डिजाइन के कारण असमान अंतराल पर पिस्टन प्रज्वलित होते हैं। एक छोटी सी जगह में एक बड़ी, उच्च-कंठा इंजन बनाने के लिए यह एक इंजीनियरिंग समन्वयन है। इंजीनियरिंग दृष्टि से यह डिजाइन पूरी तरह अवशेषी है, लेकिन विशिष्ट ध्वनि और हार्ले-डेविडसन ब्रांड के बीच मजबूत संपर्क की वजह से यह बचा हुआ है। यह डिजाइन, जो अनेक युनाइटेड स्टेट्स पेटेंट के अंतर्गत आती है, हार्ले-डेविडसन वी-ट्विन को एक अनूठी तरंगित "पोटेटो-पोटेटो" ध्वनि देती है। इंजन को सरल बनाने और लागत को कम करने के लिए, वी-ट्विन्स इग्निशन को इस तरह डिजाइन किया गया है कि एक एकल बिंदु से और बगैर वितरक के इसे संचालित किया जा सके। यह डुएल फायर इग्निशन प्रणाली के रूप में जाना जाता है, कौन-सा सिलेंडर इसके कंप्रेशन स्ट्रोक पर है इस पर ध्यान दिए बिना इसके दोनों स्पार्क प्लग प्रज्वलित होते हैं, जबकि अन्य स्पार्क प्लग इसके सिलेंडर के निकास स्ट्रोक को प्रज्वलित करता है, असल में "स्पार्क का अपक्षय" करता है। निकासी ध्वनि आमौतर पर जोर की आवाज के साथ भारी गुर्राहट है।
इसलिए 45° की इंजन की डिजाइन प्लग में चिंगारी उठाने का सिलसिला शुरू होता है जैसा कि पहले सिलेंडर में और बाद में दूसरे (पिछले) सिलेंडर में 315° पर जलता है; इसके बाद 405° अतंर के बाद पहला सिलेंडर फिर से जल उठता है, इससे इंजन से एकदम अलग किस्म की आवाज आती है।

हार्ले-डेविडसन ने अपने पूरे ऐतिहासिक काल में विभिन्न तरह की प्रज्वलन प्रणाली का इस्तेमाल किया है और यह शुरूआती जगहों/भाप को द्रव में बदलने की प्रणाली हो जाती है, (1978 तक बिग ट्विन में और 1970-1978 तक स्पोर्ट्सटर में), 1958 से 1969 तक स्पोर्ट्सटर में चुंबकीय प्रज्वलन प्रणाली का उपयोग किया गया, इससे पहले विकसित वजन के अपकेंद्री यांत्रिक के साथ इलेक्ट्रॉनिक का, (1978 के सभी मॉडलों में और 1979 के आधे में), अथवा बाद के ट्रांसटर से चालित प्रज्वलन प्रणाली मॉडुल के इलेक्ट्रॉनिक का उपयोग किया, ऽ1980 से लेकर वर्तमान समय में सभी मॉडलों में) यह ब्लैक बॉक्स अथवा ब्रेन के नाम से कहीं ज्यादा जाता जाता है।

1995 में शुरू, कंपनी 30 वीं वर्षगांठ में इलेक्ट्रा ग्लाइड संस्करण में पहली बार इलेक्ट्रॉनिक फ्यूल इंजेक्शन (EFI) को विकल्प के रूप में लेकर आयी।
2007 उत्पाद लाइन की शुरुआत के साथ, EFI अब स्पोर्ट्सटर समेत सभी मॉडलों का मानक हो गया है।
1991 में, हार्ले-डेविडसन ने ओर्फिल्ड लैब्स (Orfield Labs), ब्रुएल एंड क्जेर (Bruel and Kjaer), TEAC (टीईएसी), यामाहा (Yamaha), सेनहेजर (Sennheiser), SMS (एसएमएस) और कोरटेक्स (Cortex) द्वारा स्थापित साउंड क्यालिटी वर्किंग ग्रुप में भागीदारी शुरू की। यह देश का पहला समूह था जिसने मनोवैज्ञानिक ध्वनि-विज्ञान पर शोध में हिस्सेदारी की। उस वर्ष बाद में, हार्ले-डेविडसन ने ओर्फिल्ड प्रयोगशाला में ध्वनि गुणवत्ता अध्ययन की एक श्रृंखला में भाग लिया, जो टल्लाडेगा सुपरस्पीडवे में की गयी रिकॉर्डिंग पर आधारित रहा, जिसका उद्देश्य "हार्ले साउंड" के विश्लेषणात्मक अभिग्रहण के साथ EU मानकों के लिए ध्वनि स्तर को कम करना था। इस शोध के फलस्वरूप बननेवाले बाइक यूरोपीय संघ के मानकों के अनुपालन में 1998 में पेश किए गए।

1 फ़रवरी 1994 को, कंपनी ने हार्ले-डेविडसन मोटरसाइकिल इंजन की एक विशिष्ट ध्वनि के लिए एक ध्वनि ट्रेडमार्क का आवेदन का दायर किया: "जब माल उपयोग में हों तब वी-ट्विन द्वारा उत्पादित आम क्रैंकपिन मोटरसाइकिल इंजन की निकास ध्वनि में एक खास छाप हुआ करती है". हार्ले-डेविडसन के नौ प्रतियोगियों ने इस आवेदन का विरोध करते हुए टिप्पणी की कि विभिन्न ब्रांडों की क्रूजर-स्टाइल मोटरसाइकिलों में एकल-क्रैंकपिन वी-ट्विन इंजन का उपयोग किया जाता है, जो एक जैसी ध्वनि पैदा करती हैं।
इन आपत्तियों के कारण मुकदमेबाजी शुरू हुई। अगस्त 2001 में, कंपनी ने अपने ट्रेडमार्क को संघीय रजिस्टर कराने के प्रयास छोड़ दिया। हालांकि, कंपनी के वकील ने दावा किया कि बिना पंजीकरण के भी हार्ले-डेविडसन ट्रेडमार्क पर अधिकार रखता है।

स्पोर्ट्सटर
हार्ले-डेविडसन इंजन
पर्यावरण से संबंधित रिकॉर्ड
2007 में मजदूरों की हड़ताल