La Ducati passò quindi sotto il controllo del Fondo per il finanziamento dell'industria meccanica (FIM) istituito nel 1947 con la funzione di sostenere la riconversione delle industrie metalmeccaniche che erano state impiegate nella produzione bellica. Entrando a far parte delle aziende a partecipazione statale la Ducati accentuò la specializzazione dei propri settori produttivi. Dalla collaborazione con un'altra azienda a partecipazione statale, la Caproni di Trento marchio già notissimo in campo aeronautico, nacque la prima motocicletta, il motore "Cucciolo", montato presso lo stabilimento di Borgo Panigale su un telaio appositamente costruito dalla Caproni su brevetto di Gian Luigi Capellino. A questo primo grande successo commerciale, nell'arco di dieci anni (1946-1956) furono prodotti un milione di esemplari, seguì nel 1952 quello di "Cruiser", uno scooter avveniristico per quei tempi, che decretò il definitivo ingresso della Ducati nel settore meccanico. Nel 1953 la distinzione della produzione di motori e motoveicoli da quella radioelettrica portò alla netta divisione dei due settori produttivi e a un nuovo assetto societario con la creazione della Ducati Meccanica spa e della Ducati Elettrotecnica spa, poi dal 1985 Ducati Energia spa, che da quel momento ebbero storie completamente diverse.
Dopo pochi anni, messo in liquidazione il FIM nel 1958, le maggioranze azionarie delle società che erano state controllate dal FIM, tra cui la Ducati, furono trasferite a titolo di comodato alla Finanziaria Ernesto Breda di Milano, denominata per brevità FEB, istituita nel 1952 con funzioni di holding. Dal 1959 in poi quindi la Ducati entrò a far parte del folto numero di società controllate da FEB e poi da EFIM (Ente partecipazioni e finanziamenti industrie manifatturiere).
Nel periodo che va dal 1953 al 1968 la storia di Ducati Meccanica è segnata dalla direzione di Giuseppe Montano che creò le condizioni per l'ingresso nelle competizioni sportive e che, in controtendenza con le altre marche di motociclette che producevano moto di serie e sulla base di queste realizzavano i prototipi da corsa, utilizzò le soluzioni tecniche elaborate per i progetti delle moto da corsa vincenti per sviluppare moto di serie. Per concretizzare questa vincente scelta produttiva si avvalse dal 1954 della collaborazione dell'ingegnere Fabio Taglioni (Lugo, RA 1920 - Bologna 2001), che per trent'anni è stata l'autore di oltre 1000 progetti di motori, dalle piccole cilindrate ai potentissimi motori che hanno portato alla vittoria i motoveicoli Ducati, iniziando dalle maggiori competizioni italiane su strada dei primi anni '50, il Giro d'Italia e le cosiddette "gare di gran fondo", di cui la più nota era la Milano-Taranto. Protagonista quasi assoluta in queste gare fino al 1958 fu la "Ducati 100 Gran Sport" meglio nota come "Marianna". Alcuni di questi progetti fanno parte della storia del motociclismo anche oltre i confini nazionali, come il sistema desmodromico, basato su principi meccanici già noti, e usato dalle vetture Mercedes nelle gare di Formula 1, ma che Taglioni riuscì per primo ad applicare al campo motociclistico, assicurando nel 1956 la prima vittoria di Ducati su un circuito internazionale (Hedemora, Svezia) con il modello 125 "Grand Prix Desmo".
Tra la fine degli anni '50 e la fine degli anni '60, videro la luce la "Ducati 175", lo "Scrambler" che segnò l'ingresso di Ducati nel mercato nordamericano, la serie "Mark 3" con cui la tecnologia utilizzata per le moto da corsa diventava di serie. Negli anni '70 e all'inizio degli '80 furono introdotte altre innovazioni, tra queste il motore bicilindrico con una particolare configurazione a "elle", e nuovi grandi successi, si ricordano in particolare la moto "750 Super Sport", la bicilindrica 500 denominata "Pantah" (1979) e la versione stradale "750 F1", presentata a Sydney nel 1985, che fu l'ultimo progetto realizzato da Taglioni.
All'inizio degli anni '80 la proprietà dell'azienda passò a Stabilimenti Meccanici VM spa, un'azienda di Cento (FE) operante nel settore dei motori diesel e controllata da Finmeccanica (finanziaria del gruppo I.R.I.). L'attività venne modificata preferendosi la sperimentazione e produzione di motori diesel per autotrazione, che continuò anche dopo un ulteriore passaggio di proprietà nel 1985 alla Cagiva di Claudio e Gianfranco Castiglioni, storica azienda motociclistica di Varese. Nel 1990 tra Cagiva spa e Ducati Meccanica spa veniva costituita una nuova società denominata Ducati Diesel spa per la produzione e commercializzazione di motori diesel e benzina, motoveicoli, motocicli e veicoli vari per il trasporto terrestre, marittimo ed aereo.
La passione dei nuovi proprietari Castiglioni per moto e corse diede tuttavia un rinnovato impulso alla Ducati anche in questo settore, confermando la partecipazione alle competizioni internazionali e favorendo la produzione di nuovi modelli, si cita per tutti il famosissimo "Monster" disegnato dall'argentino Miguel Galluzzi nel 1993.
Nel dicembre 1992 la Ducati Meccanica spa fu estinta per scissione nelle due società Ducati Motorcycles spa e Ducati Services spa distinguendo tra la produzione di motoveicoli e motori, in capo alla prima, e l'ottimizzazione dei servizi di carattere tecnico e finanziario connessi al marchio Ducati e alla sua diffusione in campo nazionale e internazionale, in capo alla seconda. Nel 1994 nella Ducati Motorcycles furono incorporate la Cagiva Ricambi spa, la Moto Morini Fabbrica italiana motocicli spa (un'altra storica azienda motociclistica bolognese, benché di dimensioni molto più ridotte, acquisita dai Castiglioni nel 1987) e la Ducati Diesel spa
La profonda crisi finanziaria che attraversò il Gruppo Castiglioni tra il 1995 e il 1996 costrinse la Società a cedere le sue proprietà. Nel 1996 il controllo di maggioranza della Ducati passò a Texas Pacific Group (TPG), un fondo di investimento americano che fu in grado di rilanciare l'azienda. La denominazione fu mutata in Ducati Motor Holding spa e venne quotata in borsa.
La fine degli anni '90, sino ai giorni nostri, sono caratterizzati da nuovi successi commerciali, tra tutti si ricorda la nuova edizione del modello Monster "Monster Dark" che tra il 1998 e il 1999 fu la moto più venduta in Italia, dalle ripetute vittorie nel campionato mondiale Superbike, dall'ingresso nel campionato mondiale Moto GP con la conquista nel 2007 del titolo Piloti, e dei titoli Team e Costruttori.
A inizio XXI secolo si verificano nuovi cambi di proprietà, a fine 2005 la quota di maggioranza della società è stata acquistata da parte di Investindustrial Holding della famiglia Bonomi; nel 2012 la totalità del pacchetto azionario è stato acquistato da Automobili Lamborghini spa del gruppo tedesco AUDI.