Le cœur de l'Ultegra R8000 est le pédalier HOLLOWTECH II, qui réduit le poids sans compromettre la rigidité. Le bras de manivelle au design élégant, hérité de Dura-Ace, est un hommage à l'esthétique de chaque vélo. Le nouveau design concerne également la position du pédalier par rapport à la cassette arrière, ce qui offre plus d'espace entre le cadre ainsi que les dents de guidage, et donc un niveau de performance de changement de vitesses supérieur sur les vélos avec freins à disque. Les options de pédalier comprennent un rapport standard de 53/39Z, semi-compact de 52/36Z, compact de 50/34Z et spécifique pour le cyclocross de 46/36Z.