Una caratteristica fondamentale della nuova XSR900 è l'uso di un nuovo telaio in alluminio. La rigidità longitudinale, laterale e torsionale è aumenta significativamente, migliorando la stabilità, mentre il cannotto di sterzo è posizionato 30 mm più in basso rispetto al modello precedente, per aumentare il feeling in curva. In questo modo il manubrio può essere posizionato più in basso per conferire alla XSR900 un atteggiamento più aggressivo e, in combinazione con altre modifiche al telaio, vi è una riduzione del 14% dell'inerzia intorno all'asse dello sterzo rispetto al modello precedente. Il nuovo telaio Deltabox è stato realizzato con la tecnologia Yamaha Controlled Filling (CF), che controlla accuratamente diversi fattori, tra cui la pressione, la temperatura e la velocità di iniezione dello stampo. Lo spessore della parete varia da 1,7 mm nel punto più sottile a 3,5 mm nel punto più spesso e questa "rigidità ottimizzata" conferisce alla XSR900 un carattere più sportivo. La stabilità in rettilineo è migliorata grazie dal montaggio di un forcellone in alluminio, più lungo di 55 mm rispetto al modello precedente, per un interasse di 1.495 mm. Mentre il modello precedente utilizzava un forcellone con fissaggio interno al telaio, la nuova moto adotta un forcellone con fissaggio tra gli elementi esterni del telaio, un design migliorato, più compatto e più rigido che in precedenza.
Il serbatoio della XSR900 si ispira ai piloti di Gran Premio Yamaha degli anni '80 e dispone di prese d'aria. Il rapporto tra il serbatoio da 15 litri e la sella consente una posizione di guida più arretrata rispetto al punto centrale della moto, quasi sopra alla ruota posteriore. Le cover laterali conferiscono alla XSR900 un look minimalista, mentre il tappo di rifornimento del serbatoio in stile racing sottolinea la tradizione sportiva della moto.
Tra i componenti di qualità c’è la nuova pompa radiale Brembo, che fornisce un feedback accurato dai doppi dischi da 298 mm e offre una forza frenante migliorata. Il disco posteriore è da 245 mm. Il comparto sospensivo dispone di una forcella KYB USD completamente regolabile, con una finitura dorata che ne sottolinea il look, mentre la sospensione posteriore a leveraggio è dotata di un ammortizzatore KYB inclinato in avanti, praticamente nascosto alla vista, per conferire alla parte posteriore un aspetto pulito ed elegante. Grazie alla tecnologia SpinForging, Yamaha ha reso il set di ruote più leggero di 700 g rispetto a prima.