Il cuore è un quattro cilindri in linea che, come sulla precedente versione, ha la caratteristica di avere un albero motore a croce, così chiamato perché visto di fianco ha le bielle sfalsate ognuna di 90° (a croce, appunto). I quadricilindrici utilizzati sulle altre supersportive hanno invece l’albero motore cosiddetto “piatto”, ovvero con le bielle sfalsate di 180° a coppie (per intenderci, visto di fianco, due bielle guardano in su e due in giù). La conformazione a croce prevede un ordine degli scoppi irregolari: non ogni 180° come sui concorrenti “piatti”, che infatti hanno un rumore di scarico uniforme, ma con cadenza 270°-180°-90°-180°, ovvero con due scoppi ravvicinati e due distanziati - ed ecco spiegato il motivo del rumore quasi da grosso bicilindrico. Secondo i tecnici Yamaha, questa soluzione permette una maggiore coppia ai regimi medi e bassi. La conformazione dell’albero è, in sostanza, l’unica caratteristica che il nuovo motore ha in comune con quello della “vecchia” R1. Cambiano alesaggio e corsa, che passano da 78x52,2 mm a 79x50,9 mm, cambia il disegno dei cilindri, della testa e delle bielle, il rapporto di compressione cresce fino a 13:1, ed è stato rivisto anche lui, l’albero motore, che ha un momento di inerzia ridotto del 20%.
La ciclistica invece è realizzata per ottenere dimensioni più compatte e una migliore centralizzazione delle masse. Troviamo quindi un telaio Deltabox e un forcellone con capriata di irrigidimento entrambi di nuova progettazione, realizzati in lega leggera, e completati da un telaietto reggisella in magnesio, un’altra “prima” nella storia della R1. Il bibraccio, più corto di 15 mm rispetto al precedente, contribuisce ad accorciare l’interasse fino a 1.405 mm (contro i 1.415 della vecchia versione), mentre non cambia la misura dell’inclinazione del cannotto di sterzo, 24°. Il peso dichiarato è di 199 kg in ordine di marcia e col pieno, ovvero 179 kg a secco. Le sospensioni della R1 “base” sono nuove, completamente regolabili e sviluppate da KYB. La R1 “M” ha invece unità Öhlins a controllo elettronico e autonomo, ovvero, in base alle informazioni che ricevono dalla piattaforma inerziale (accelerazione longitudinale, inclinazione della moto) e dalla centralina della moto (pressione nell’impianto frenante, apertura gas), adattano la taratura alle situazioni di guida per offrire il miglior assetto in frenata, accelerazione, piega, nei cambi di direzione e via dicendo.