L'architecture V dispose les cylindres en deux bancs formant un V (60°, 90° ou autre). Plus compact qu'un moteur en ligne équivalent. V6 : déséquilibre du 1er ordre (nécessite arbre d'équilibrage). V8 90° cross-plane : équilibré mais couple pulsé. V8 flat-plane : moins équilibré mais plus sportif.
Deux bancs de cylindres partagent un vilebrequin commun. L'angle du V détermine l'équilibrage et l'encombrement. V6 60° ou 90° (avec équilibrage). V8 90° cross-plane (manetons à 90°) ou flat-plane (manetons à 180°).