SHIMANO ULTEGRA R8100 12速承袭了DURA-ACE R9200 的高竞争性能和技术元素，全新12速系列拥有无线及更快的变速效能。而ULTEGRA也是有史以来首次推出功率曲柄组及全碳纤维轮框，并支持无内胎式轮组。
新款DURA-ACE是专为寻求挑战任何可能性的爱好者所设计，而新款ULTEGRA也实际承袭了这些技术。由于R8100系列与 R9200系列共享相同的DNA，在所有功能上提供令人难以置信的超凡性能，藉由开启速度的全新篇章，帮助骑乘者得到更胜以往的卓越表现。
ULTEGRA的设计理念与DURA-ACE一样可为五个开发元素：进化新平台、操作接口、传动系统、刹车系统和全新轮组。让我们来一一介绍：
ULTEGRA进化新平台
ULTEGRA R8100与DURA-ACER9200使用相同的新Di2平台，不仅可提升换文件速度，在同时拥有无线变速的情况下，仍保有绝对的可靠性。也由于共享相同平台，使得选择ULTEGRA的使用者可以直接受惠于以下功能：
相同的新 Di2平台优化了变速器的马达设计，加快了换档时间（即马达和齿轮间的移动时间）和传动性能，从而实现SHIMANO有史以来最快的变速表现。与前一代 DURA-ACE RD-R9150后变速器相比，新ULTEGRA 后变速器的换档时间减少了58%，而新ULTEGRA 前变速器的换档时间则减少了45%。
一般而言，有线变速可提供较高的稳定性。而全新较细的SD-300电子连接线将Di2内藏式电池 (BT-DN300)连接至前变速器 (FD-R8150) 和后变速器 (RD-R8150)。内藏式电池不仅提供了简易充电步骤，也确保与变速器间稳定输出传递，进而成为SHIMANO有史以来最快的变速表现。经过测试数据显示，BT-DN300 内藏式电池于完成每次充电后可持续行驶约1,000公里。双控把手则由CR1632电池供电，约可使用约1.5-2年（使用里程依据变速频率略有差异）。
高安全性、高传递且低功耗的SHIMANO专利芯片电路，可显著降低受外部设备干扰的机会。
新款ULTEGRA后变速器成为新系统的充电位置（取代SHIMANO SM-BCR2 充电器），并提供双控把手和其他第三方通讯设备的无线连接（取代EW-WU111无线装置）。此外，这项设计也为Di2操作及同步变速模式提供了新的控制位置，取代了先前车手把或车架内所使用的连接埠-A (EW-RS910)。
ULTEGRA与DURA-ACE的不同之处在重量结构。DURA-ACE R9200前后变速器的重量分别为96克和215克，而 ULTEGRA R8100 的重量分别为116克和262克，两者重量共相差67克。
ULTEGRA 操作接口
对于爬坡、冲刺或计时赛，SHIMANO在ULTEGRA中强调的舒适性、外观结构、空气力学性能及人体工学设计取得了完美的平衡。
新款ULTEGRA 2x12速无线油压碟刹双控把手(ST-R8170)顶端加高且位置角度也略微向内调整，变把和车手把间的距离增加，这些设计分别为骑乘者的食指和拇指提供更佳的摆放位置，刹把后方加大的三指幅空间也提高了操控的舒适度和控制力。经过优化后外推及向下延伸的变把按键可加快操控时的接触，并提供在穿戴手套及手指潮湿的状况下可更有利的区分进退文件的按键位置。
ULTEGRA ST-R8170双控把手是透过无线连接操作，并由CR1632电池供电。这样的无线装置提供极简易的安装步骤，并使得车手把及车架都可减少原先需使用变速线所需的孔位，加上全内走线的油管设计，让双控把手拥有极具简洁的产品外观。
ST-R8170双控把手也可与SHIMANO新型的下把位冲刺变速按钮(SW-R801-S)或上把位爬坡变速按钮(SW-R801-T)作完美的搭配，例如在新PRO Vibe Evo车手把上，不仅可以使用束环将搭配260mm长电线的SW-RS801-T安装于上把位，也可以利用车手把特定孔位将搭配 100mm长电线的 SW-RS801-S连接至端口并安装于车手把下把位。
操作接口在更新后的E TUBE应用程序与ULTEGRA R8100 系列兼容，也提供了 客制化的偏好选项。与先前E TUBEProject 4.0.0 版本同样可支持全同步、半同步变速、多重变速、变速速度及双控把手快速按钮偏好选项并且可以支持连接第三方自行车秒表以显示 Di2 相关信息。
