雖然，比爾哈雷所設(shè)計(jì)的那個(gè)被昵稱為“沉默的家伙”的單缸發(fā)動(dòng)機(jī)非常成功，但勇于創(chuàng)新的他早已不再滿足單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力現(xiàn)狀，決定并著手開(kāi)發(fā)研制雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)。這一發(fā)明后來(lái)居然成為哈雷-戴維森獨(dú)特的品牌商標(biāo)——V型雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)。1909年，比爾哈雷如愿以償，終于設(shè)計(jì)出了一臺(tái)全新的發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣量為820mL，輸出功率約5.15kW，它已經(jīng)能夠達(dá)到時(shí)速近97km/h。

當(dāng)年，在27臺(tái)新型發(fā)動(dòng)機(jī)制造并裝配出廠試用后，哈雷廠計(jì)劃在幾年內(nèi)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和車架等諸多方面進(jìn)行全面改進(jìn)。同年，哈雷工廠制造車間再次擴(kuò)建至440㎡，雇傭工人35名，年產(chǎn)量達(dá)1000臺(tái)。其實(shí)這沒(méi)什么值得驚訝的，要知道1907年至1913年間，生產(chǎn)車間幾乎每年都必須擴(kuò)建以滿足產(chǎn)量要求，到1913年末，哈雷車廠面積共計(jì)27600㎡。

1911年，雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)配裝在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的車架上，并開(kāi)始允許顧客選裝分電器和點(diǎn)火器。1912年，比爾哈雷又研制出新的離合裝置及后傳動(dòng)皮帶操控裝置。同時(shí)，哈雷-戴維森公司積極投入到賽車運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，以不斷考驗(yàn)?zāi)ν熊嚨臉O限和耐力，從實(shí)際應(yīng)用中尋找質(zhì)量問(wèn)題的反饋，并努力擴(kuò)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(guó)本土的另兩個(gè)摩托車大廠印第安（Indian）和超越（EXCELSIOR）進(jìn)行挑戰(zhàn)。

1913年，一個(gè)全新車型的設(shè)計(jì)誕生了，型號(hào)為5-35，這個(gè)代號(hào)來(lái)自它能夠輸出5匹馬力，排氣量為35立方英寸，也就是說(shuō)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(dòng)，從而奠定了哈雷車可以根據(jù)顧客愛(ài)好自由定做的傳統(tǒng)理念。

哈雷公司的產(chǎn)品在1914年得到更大的發(fā)展，全心隨意控制的后制動(dòng)裝置、化油器阻風(fēng)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(dòng)機(jī)離合器。

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

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