A spingere la CBR650R 2021 troviamo il motore DOHC a 16 valvole di 649 cc, in grado di erogare una potenza massima di 95 CV a 12.000 giri/min, (è disponibile anche la versione da 35 kW per i possessori di patente A2). Per il 2021 la CBR650R guadagna l’omologazione Euro 5, ottenuta con nuove mappature della ECU, profili degli alberi a camme ridisegnati, fasatura dell’aspirazione rivista, sistema di scarico adeguato e adozione del sensore sull’albero motore.
Le valvole sono azionate direttamente dall’albero a camme; alesaggio e corsa sono invariati, 67 x 46 mm, con rapporto di compressione di 11,6:1. L’accensione può contare su candele all'iridio. I pistoni hanno mantello asimmetrico per ridurre gli attriti. Le canne dei cilindri presentano la superficie ad aculei. Il sistema di distribuzione è mosso da una catena silenziosa con riporto al vanadio sugli ingranaggi. La CBR650R è equipaggiata con un sistema di aspirazione dinamica dell’aria composto da doppi canali ai lati del serbatoio con presa frontale, che convogliano l’aria in pressione verso l’airbox.
Il motore a 4 cilindri in linea ha il cambio verticale a sei rapporti e disposizione del motorino di avviamento alle spalle della bancata cilindri, inclinata in avanti di 30°. La frizione è assistita con antisaltellamento. Di serie il controllo di trazione HSTC (Honda Selectable Torque Control).
I consumi dichiarati sono pari a 20,4 km/l nel ciclo medio WMTC, ciò significa un’autonomia di oltre 300 km sfruttando il serbatoio da 15,4 litri.