雖然，比爾哈雷所設計的那個被昵稱為“沉默的家伙”的單缸發(fā)動機非常成功，但勇于創(chuàng)新的他早已不再滿足單缸發(fā)動機的動力現狀，決定并著手開發(fā)研制雙缸發(fā)動機。這一發(fā)明后來居然成為哈雷-戴維森獨特的品牌商標——V型雙缸發(fā)動機。1909年，比爾哈雷如愿以償，終于設計出了一臺全新的發(fā)動機，排氣量為820mL，輸出功率約5.15kW，它已經能夠達到時速近97km/h。

當年，在27臺新型發(fā)動機制造并裝配出廠試用后，哈雷廠計劃在幾年內對發(fā)動機和車架等諸多方面進行全面改進。同年，哈雷工廠制造車間再次擴建至440㎡，雇傭工人35名，年產量達1000臺。其實這沒什么值得驚訝的，要知道1907年至1913年間，生產車間幾乎每年都必須擴建以滿足產量要求，到1913年末，哈雷車廠面積共計27600㎡。

1911年，雙缸發(fā)動機配裝在創(chuàng)新設計的車架上，并開始允許顧客選裝分電器和點火器。1912年，比爾哈雷又研制出新的離合裝置及后傳動皮帶操控裝置。同時，哈雷-戴維森公司積極投入到賽車運動當中，以不斷考驗摩托車的極限和耐力，從實際應用中尋找質量問題的反饋，并努力擴大哈雷摩托車的知名度。在此之間，哈雷-戴維森一直在和美國本土的另兩個摩托車大廠印第安（Indian）和超越（EXCELSIOR）進行挑戰(zhàn)。

1913年，一個全新車型的設計誕生了，型號為5-35，這個代號來自它能夠輸出5匹馬力，排氣量為35立方英寸，也就是說輸出功率3.675kW，排氣量580mL。它可以由顧客自由選擇鏈條或是皮帶傳動，從而奠定了哈雷車可以根據顧客愛好自由定做的傳統理念。

哈雷公司的產品在1914年得到更大的發(fā)展，全心隨意控制的后制動裝置、化油器阻風門、兩速變速器研制成功，到第二年，更發(fā)展推出了三速變速器和發(fā)動機離合器。

一時間，哈雷車在賽場上名聲大噪，只是這些成功的車手都是來自民間的獨立車手，比爾哈雷決定建立自己的由車廠親自參與的車隊參加各種賽事，并于1914年成立了哈雷公司競賽部。之后，哈雷車對取得了更加巨大的成功，僅第二年就取得了各個賽事的26個冠軍。

這些成績使人們對哈雷車的存在非常重視，并未它以后的發(fā)展奠定了堅實的大眾基礎。而哈雷人更加清楚地意識到哈雷車面臨著工業(yè)飛速發(fā)展時代和巨大的市場前景。