Pour lutter contre les quatre cylindres en lignes Gilera et MV Agusta, Guzzi va se tourner vers un moteur multicylindres. Les monocylindres de la marque sont arrivés au bout de leur développement. Guzzi a pris trop de retard pour les quatre cylindres faces à la route. Un bicylindre ne serait pas assez puissant. La 500 quatre cylindres longitudinaux avec son couple de renversement important, son embrayage handicapant, et l'instabilité de son vilebrequin, vont l'écarter. Il ne reste plus que deux choix : un six cylindres en lignes face à la route ou un V 8 transversal. Le second sera choisi pour son moindre encombrement (à peine 50 cm de largeur). Le moteur a été construit en un temps record et la machine devient moto d'usine en 1956. La saison cette année là, démarre par un abandon à la coppa d'Oro Shell à Imola sur un bris de la ppompe à eau, après avoir mené la course. A Hockenheim, l'australien Ken Kavanagh casse à nouveau le moteur après avoir établi un nouveau record du tour à 199 km/h de moyenne. Cette même année, Dickie Dale bat les records du monde du kilomètre et du mile départ arrêté en respectivement 21''94 et 30''09 sur un aérodrome près de Breschia. En 1957, la 500 V 8 aux mains de Giuseppe Colnago remporte le Grand Prix de Syracuse (hors championnat) et Dale celui d'Imola avec le record du tour. Par la suite ce dernier termine 4ème au TT en ayant tourné la plupart du temps sur sept cylindres. Keith Campbell bouclera un tour à 190 km/h de moyenne, avant de casser un piston. C'est apparemment la même mésaventure qui est arrivée à Francesco Olivero lors des Coupes Moto Légende 2002 avec la Guzzi 500 V 8 réplica de Sebastiano Marcellino. Bill Lomas battra le record des 10 km départ arrêté en 1957, près de Rome, en 2'27''07, à la moyenne de 243,57 km/h ! La fin de la saison verra une succession de bonnes places puis d'abandons, de blessures et de chutes.1958 voit le retrait de Moto Guzzi de la compétition et donc la fin de cette fabuleuse machine. Elle revit grâce à sebastiano Marcellino.

La première version du moteur de cette Guzzi 500 V 8 GP développait 68 ch. à 12 000 tr/min contre 54 ch. pour la Norton d'usine de l'époque. Il développera 75 ch. à 13 000 tr/min en 1957. Le carter moteur est réalisé en électron, alliage à base de magnésium. Cet alliage est également employé pour le carter de distribution et le carter de transmission primaire. Le bras oscillant tourne directement sur le carter moteur par le biais de bagues en bronze. Le vilebrequin était monobloc au début et tournant sur cinq paliers. L'usine fit par la suite des essais avec un vilebrequin assemblé. Chaque maneton accueille côte à côte deux bielles à chapeaux (quatre manetons au total). Ces bielles de 90 mm tourillonnent sur des roulements à rouleaux à cages en dural démontables. La boîte de vitesses se situe juste derrière l'embiellage. Elle était à l'origine à six rapports mais cinq et même quatre rapports ont été utilisés. Chaque bloc de cylindres borgnes en alliage, maintenu par dix longs goujons, est solidaire de sa culasse non détachable, selon une technique héritée de l'aviation, les chemises étant vissées dans la partie supérieure des cylindres, juste sous la chambre de combustion. Elles sont ondulées pour optimiser le refroidissement par circulation d'eau. Les pistons à trois segments, sont fortement bombés pour atteindre un taux de compression de 10 à 1. Les axes de ces pistons sont retenus par des bouchons en dural au lieu des clips traditionnels pour éviter les rayures des cylindres. Les côtes du moteur sont les suivantes : 44 mm d'alésage pour 41 mm de course soit un moteur de type super-carré, de cylindrée unitaire de 62,3 cm³ et des côtes divisées par deux par rapport au 500 monocylindre de la marque. La distribution par cascade de pignons est allégée autant que possible. Une grosse couronne entraînée par un petit pignon en bout de vilebrequin, entraîne à sont tour les pignons des ACT d'admission placés tous les deux à l'intérieur du V, qui commandent à leur tour ceux d'échappement situés à l'extérieur du V. Les soupapes d'échappement de 21 mm et les soupapes d'admission de 23 mm, sont inclinées de 60° et sont rappelées sur leur siège par de classiques ressorts hélicoïdaux. Le réglage du jeu se fait par pastilles. Les huit carburateurs Dell'Orto spécifiques pour cette machine, ont un passage de gaz de 20 mm. Ils étaient monoblocs en 1957, mais au départ à cuves séparées communes. Les allumeurs sont placés à gauche en bout d'ACT et accueillent chacun quatre jeux de rupteurs / un par cylindre. Les quatre bobines d'allumage sont situées de part et d'autre du radiateur de refroidissement d'eau. Toujours côté gauche, on trouve l'embrayage multidisques à sec. Côté droit, on trouve la pompe à eau en bout de la grosse couronne de distribution. Le cadre est un double berceau à poutre dorsale en acier tubulaire, faisant réservoir d'huile. Les freins à tambours sont en électron (alliage d'aluminium et de magnésium). La machine pèse 148 kg sans essence.