Quando nel 2002 la MotoGP passò ai quattro tempi, Honda colse l'opportunità di costruire la RC211V, una moto che con il suo motore a V cinque cilindri regalò numerose vittorie ai piloti che la guidavano.

La RC211V era equipaggiata con un motore a V da 75,5°, con tre cilindri anteriori e due posteriori. Il progetto si basava in parte sui precedenti modelli da GP e in parte su alcuni modelli di serie, a dimostrazione del fatto che in Honda la tecnologia non si sviluppa a compartimenti stagni. La fasatura big bang era un'eredità della Honda NSR500, mentre il progetto dei cilindri della RC211V attingeva invece da quanto appreso da Honda con il V4 della RC45, vincitrice nel 1997 del Campionato Mondiale Superbike. I due motori avevano in comune una camera di combustione molto simile, come pure le misurazioni di alesaggio e corsa.

Inizialmente la RC211V non espresse il suo reale potenziale: la potenza massima era di “soli” 220 CV e l’ottimale messa a punto non era sempre semplice da trovare. La RC211V più veloce di quella stagione (la prima con il nome MotoGP) fu quella di Ukawa, che fece segnare i 324,5 km all'ora al Mugello nel giugno 2002. Giunti all'ultima stagione delle 990 cc, nel 2006, la potenza era notevolmente aumentata rispetto ai 220 CV di quattro anni prima. Quell'anno al Mugello la moto più veloce fu la RC211V di Casey Stoner: ben 334 km all'ora!

Il primo telaio ed il primo motore progettati per la MotoGP seguivano la stessa idea fondamentale: la centralizzazione delle masse. Ciò comportava la concentrazione di queste ultime attorno al corpo centrale della moto per migliorarne l'agilità, la guida e la maneggevolezza. Un aspetto importante di questo concetto è stato lo spostamento del serbatoio. Il design “inusuale” della RC211V portava un terzo della benzina sotto il pilota, per avvicinare il carico del carburante al centro della moto. Secondo il Reparto Corse Honda, se la NSR500 era al 70% del proprio potenziale in termini di prestazioni nei primi giri di gara, la RC211V era fra l'80 e il 90%.

Dopo i primi titoli Piloti della RC211V, conquistati da Valentino Rossi nel 2002 e nel 2003, il pilota Honda più veloce fu il giovane statunitense Nicky Hayden, entrato nel team Repsol Honda nel 2003 dopo aver vinto il campionato AMA Superbike in sella a una Honda VTR1000 nel 2002. La tecnica di guida di Hayden, imparata sulle piste in terra battuta del Flat Track, gli consentiva di utilizzare con sapienza il freno posteriore. Nel 2006 Hayden vinse il campionato MotoGP all'ultima gara. Il ricordo di Hayden, della RC211V e di quel giorno a Valencia resteranno sempre vivi.

I dieci piloti a cui è stata affidata una RC211V – Alex Barros, Max Biaggi, Toni Elias, Sete Gibernau, Nicky Hayden, Marco Melandri, Dani Pedrosa, Valentino Rossi, Makoto Tamada e Tohru Ukawa – hanno complessivamente vinto 48 gare di MotoGP nel quinquennio 2002-2006, quando la cilindrata ammessa era di 990 cc. In quel periodo, la moto vinse anche tre titoli Piloti e quattro titoli Costruttori.

I regolamenti tecnici della MotoGP furono riscritti per la stagione 2007, riducendo la cilindrata del propulsore da 990 a 800 cc. La HRC tornò al lavoro, creando una nuova moto per la seconda era della MotoGP.

La RC212V era una moto completamente nuova, spinta da un motore V4. Il V4 ad angolo più stretto tra le bancate girava oltre i 18.000 giri/min, 2.000 in più del suo precessore di maggiore cubatura, ed era dotato di molle pneumatiche per un miglior controllo dell’alzata valvole ai regimi più elevati. La curva di potenza più ripida delle 800 richiedeva l’utilizzo di aiuti elettronici più avanzati, tra cui Anti-Wheelie, Traction Control e Launch Control. L'evoluzione dell'elettronica è stato il progresso più importante dell'era dei propulsori da 800 cc.

Incredibilmente, le 800 fecero immediatamente registrare tempi sul giro più veloci delle 990 su gran parte dei tracciati, perché la maggiore velocità in curva compensava la lieve riduzione in termini di accelerazione e velocità massima. Persino sul circuito del Mugello, dove la RC212V di Pedrosa fece segnare i 317,6 km all'ora, il suo giro più veloce era solo 0,037” più lento del record stabilito dalla 990 cc.

La RC212V non ebbe lo stesso immediato successo della RC211V. La difficoltà iniziale risiedeva nell’erogare una potenza “rider-friendly”, nonostante il motore di cubatura inferiore fosse meno performante del 990 cc. Questo obiettivo fu raggiunto grazie al connubio tra le prestazioni del motore ed una elettronica avanzata, sviluppata appositamente.

Durante le ultime fasi dell'era delle 800 cc, Honda introdusse due tecnologie mutuate dal proprio impegno in Formula 1. Nel 2010 arrivò il sensore di coppia, montato sull'albero secondario del cambio. Il cosiddetto Torductor misurava la potenza trasferita al pneumatico posteriore, e l’elettronica, intervenendo in tempo reale su tale dato, aiutava il pilota ad utilizzare la massima potenza disponibile in qualsiasi momento della gara. L'anno successivo fu la volta del cambio seamless. Cambi simili erano stati utilizzati sulle auto di Formula 1 per qualche tempo, ma nessuno aveva mai tentato di importare tale tecnologia su un cambio da moto.

La HRC inoltre disegnò diversi telai per la RC212V. Gli ingegneri partirono da un normale telaio in alluminio, costruito con sezioni lavorate al CNC. Nel 2010 testarono un telaio composito in alluminio e fibra di carbonio, passando contemporaneamente alle sospensioni Öhlins. Quando nel 2011 Casey Stoner vinse il Campionato del mondo MotoGP, la sua RC212V aveva un telaio completamente in alluminio.

Il miglioramento delle prestazioni nel quinquennio delle 800 cc fu impressionante tanto quanto quello verificatosi negli anni delle 990 cc. Al Mugello nel 2011 le 800 erano più veloci di almeno due secondi al giro delle 990 durante lo stesso GP d'Italia del 2006.

Quando si decise di passare a moto di cilindrata 1.000 cc, gli ingegneri Honda progettarono per il Campionato del Mondo MotoGP 2012 una terza moto nuova di zecca. Ancora una volta, la moto venne creata sfruttando le conoscenze acquisite dai modelli precedenti, ma anche stavolta era molto diversa dalle altre. Honda non si limitò a incrementare la cubatura del motore, ma il Reparto Corse optò per un distacco netto dalla RC212V, costruendo un nuovo V4 caratterizzato da un angolo tra le bancate di 90°, più ampio dei modelli precedenti. La RC213V non era il primo V4 a 90° costruito da Honda. Il motore a pistoni ovali della NR500 dei primi anni Ottanta era alimentato da un V4 a 90°, così come le moto stradali VF750, VFR750, RC30 e RC45 degli anni Ottanta e Novanta.

Quando le 1.000 corsero per la prima volta al Mugello nel 2012, Dani Pedrosa in sella alla sua RC213V abbassò di 4,9” il record sul giro registrato nel 2002, facendo segnare 342,9 km all'ora sul rettilineo principale, ben 18,4 km all'ora in più rispetto alla prima RC211V. Il secondo anno delle 1.000 vide la nascita del binomio che avrebbe dominato la MotoGP negli anni successivi: la RC213V e Marc Marquez. Nel 2013 la RC213V aiutò il giovane spagnolo a diventare il primo esordiente a conquistare il titolo in MotoGP, impresa riuscita solo al "Re" Kenny Roberts in 500 nel 1978..

Nel 2014 Marquez si mostrò ancora più forte: vinse 13 gare su 18, eguagliando il record stagionale assoluto di Mick Doohan, ottenuto con la NSR500 nel 1997. Nel 2015, sebbene Marquez e Pedrosa vinsero complessivamente 7 gare, Honda non riuscì a vincere il Campionato. Ma la battuta d'arresto fu solo temporanea: Honda imparò molto da quella sconfitta e dall’anno successivo, con Marquez in sella, si è aggiudicata tutti i titoli Piloti e Costruttori in palio in MotoGP.

Nel 2016 cambiarono nuovamente le regole della Classe Regina: Michelin subentrò a Bridgestone per la fornitura di pneumatici e fu introdotta la centralina unica, che sostituiva quella realizzata dalle singole case costruttrici, in modo che tutti i team e piloti avessero la stessa elettronica a disposizione. L'elettronica unica MotoGP non era molto efficace sulla Honda, quindi si rese necessario “addolcire” l’erogazione. Il motore della RC213V fu così sottoposto a diverse e importanti riprogettazioni negli anni successivi: non potendo più utilizzare gli specifici software Honda che gestivano controllo della trazione e anti-wheelie, si decise di invertire la direzione di rotazione dell'albero motore e furono modificate le fasature per rendere più gestibile l'erogazione della potenza.

Anche l'aerodinamica acquisì sempre maggiore importanza in MotoGP, grazie alle nuove carene che aumentavano il carico sulla parte anteriore della RC213V per aumentare la stabilità e ridurre ulteriormente le impennate.

Marquez si è dimostrato il pilota più abile nell'adattarsi a tutti i cambiamenti che la MotoGP ha subìto negli ultimi 8 anni: ciò lo ha portato a vincere 6 titoli nella Classe Regina. Nel 2019 il pilota spagnolo, già vincitore del titolo mondiale nelle classi 125 cc (2010) e Moto2 (2012), conquistò di nuovo 13 GP in una stagione, anche grazie ad un'altra riprogettazione del motore messa a punto dai tecnici Honda, che aumentava considerevolmente la potenza massima disponibile. Al GP del Mugello 2019, la RC213V più veloce è stata quella di Cal Crutchlow, pilota del team LCR Castrol Honda, che ha fatto registrare 354,7 km all'ora, un miglioramento di ben 30,2 km all'ora rispetto alla prima RC211V.

Marquez ha chiuso il 2019 vincendo l'ultimo GP della stagione a Valencia. Questa vittoria segna il suo 56esimo successo in MotoGP, l'81esimo per la RC213V in otto anni di vita su 145 gare corse nell'era delle 1.000 cc. In sella alla RC213V hanno vinto anche Casey Stoner, Dani Pedrosa, Cal Crutchlow e Jack Miller.