Il motore classico della Harley-Davidson è il bicilindrico a V con i cilindri inclinati di 45°, il cui progetto è coperto da numerosi brevetti; le bielle sono vincolate ad un'unica manovella dell'albero motore e questo fa sì che venga prodotto il caratteristico rumore di scarico (reso in inglese come 'potato-potato').

I primi modelli Harley-Davidson utilizzavano motori per così dire 'artigianali' o comunque prodotti in piccolo numero e caratterizzati da scarsa standardizzazione; a questi seguirono imodelli:

V-twin,

Fhead,

Flathead,

Knucklehead,

Panhead,

Shovelhead,

Ironhead,

Evoluzione,

Twin cam,

Milwaukee-Eight,

Revolution max.

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