Високопродуктивний чотирициліндровий рядний двигун з робочим об'ємом 999 см³ являє собою унікальну комбінацію максимальної динаміки руху і спортивного характеру з максимально можливою керованістю. Основу виняткової продуктивності становить особливий коефіцієнт з малим відношенням ходу поршня до діаметру циліндра, що дорівнює 0,621. Номінальна потужність становить 142 кВт (193 к.с.) при 13 000 об./хв, а максимальний крутний момент з показником 112 Нм досягається при 9750 об./хв. В результаті двигун в даний час володіє найкращими характеристиками в серійному виробництві мотоциклів класу Супер Спорт 1000.

Вертикальна вісь циліндра нахилена вперед на 32 градуси. Це забезпечує оптимальний центр ваги і розподіл навантаження на передньому колесі, що необхідно для суперспортивних мотоциклів для підвищення точності руху і досягнення максимально можливого відгуку передньої частини.
Колінчастий вал приводу S 1000 RR викуваний з одного шматка загартованої сталі і має традиційний кривошип в 180 градусів для рівномірних інтервалів випалу. Шатуни на плаваючих підшипниках виготовлені із загартованої сталі для особливої легкості кованих деталей. При довжині рівній 103 мм вони забезпечують низьку компактну конструктивну висоту силової передачі, яка корисна для центру ваги з обмеженими бічними силами на поршнях. Два змазаних отвори, розташовані у верхній провушені шатуна під кутом 45 градусів до вертикальної осі шатуна, забезпечують змащення поршневого болта маслом. Контури горизонтально розділені з використанням перевіреного методу крекінгу і, таким чином, забезпечується надзвичайно точне прилягання до збірки без будь-якого додаткового центрування.

Ковані, легкі, конструктивні поршні з діаметром 80 мм і дуже короткий поршневий комплект працюють в циліндрах з покриттям Nikasil. Вони оснащені двома вузькими поршневими кільцями, оптимізованими по потужності тертя, і трикомпонентним масляним скребковим кільцем.

Плоска конструкція камери згоряння, поршневої підстави і рельєфів клапанів підтримує термодинамічно вигідний процес згоряння і дозволяє оптимізувати контур опори поршня по вазі. Поршень з болтами і кільцями важить всього 253 г. Для теплового розряду термічно високонавантажені поршневі опори охолоджуються в картері за допомогою масляних розпилювальних форсунок. Це забезпечує надійну роботу навіть в екстремальних умовах і збільшує термін їх служби.

Горизонтальний картер циліндра, який розділений на дві частини на висоті центру картера, виконаний з високоміцного алюмінієвого сплаву. Компактна верхня секція з охолодженим литтям утворює дуже жорсткий зв'язок з чотирма циліндрами і верхнім гніздом підшипника картера. Крім того, верхня половина корпусу містить легку і компактну шестиступінчасту коробку передач. Блок циліндрів з водяною сорочкою має так звану конструкцію із закритою палубою для максимальної жорсткості.

Продуктивність, експлуатаційні характеристики, ефективність згоряння і витрата палива в основному визначаються головкою циліндрів і приводом клапанного механізму. Конструкція головки циліндра з чотирма клапанами була розроблена з ідеальною геометрією каналу, компактністю, оптимальною термодинамікою і ефективним тепловим бюджетом. Вузький кут клапана дає абсолютно прямі впускні отвори і компактну камеру згоряння для високої швидкості стиснення і оптимальної ефективності.

Чотирициліндрова силова передача оснащена контролером кулачкового стежачого механізму з двома верхніми розподільними валами для оптимальної вихідної потужності і максимальної швидкості, в той же час задовольняючи критеріям жорсткості, мінімальних переміщених мас і оптимальних тимчасових перетинів на клапанах. Вона пропонує ідеальне поєднання максимальної жорсткості і мінімальної ваги переміщуваних компонентів приводу клапанного механізму з дуже компактною конструкцією головки циліндрів одночасно.

Зазор клапана компенсується дуже маленькими, легкими регулювальними пластинами, що направляються в пружинних гніздах. На стороні впуску пружинні гнізда виготовлені з легкого алюмінію з високими експлуатаційними характеристиками. Переміщені маси регулятора клапана кулачкового стежачого механізму нижче, ніж при використанні аналогічного рішення ковша. Низькі осцилюючі маси забезпечують високе прискорення клапана для повного кулачкового профілю і високих поперечних перерізів клапана.

Обмеження швидкості, певне для мотоцикла цієї серії, становить 14 200 оборотів в хвилину, хоча чисто механічний допуск швидкості вище цього. Великий отвір циліндра діаметром 80 мм дозволив використовувати максимально можливий і, отже, найзручніший для використання діаметр диска клапана. Діаметр диска клапана на стороні впуску становить 33,5 мм, а на стороні вихлопу 27,2 мм – і це вражає, адже це максимально можливе заповнення в сегменті суперспорт з об'ємом 1000.

Для мастильної системи двигун використовує мастило з мокрим картером і масляним насосом Eaton, випробуваним рішенням для цього сегмента. Замість теплообмінника для охолодження масла використовується окремий масляний радіатор, який вбудований в нижню облицювальну панель під водяним охолоджувачем для сприяння аеродинаміці потоку. Використання масляного радіатора запобігає небажане додаткове термічне стиснення охолоджуючої рідини, що дозволяє використовувати менший і легший водяний охолоджувач і, отже, менше охолоджуючої рідини.

Тут основна увага приділялася зменшеній ширини конструкції, компактності і, перш за все, легкості, а також розташуванню електричних подсистем і їх приводів. Наприклад, генератор змінного струму розташований на лівому колінчастому валу і оснащений постійним магнітом. Він виробляє потужність 434 Вт при 6000 об./хв і розрахований на максимальну швидкість 16 000 об./хв. Стартер передачі має потужність 800 Вт, важить 1050 г і розташований в лівій верхній частині картера позаду циліндрів. Він з'єднаний через колесо вільного ходу і має зменшуючий ефект в співвідношенні 1:24,61 на лівій зовнішньої щоці кривошипа, виконаної у вигляді циліндричної шестерні. Щоб зменшити вагу, ліва бічна кришка генератора і стартера виготовлена з легкого магнію.

Вприск палива працює повністю послідовно, тобто паливо вводиться окремо у впускний канал відповідно до ходу всмоктування відповідного циліндра. Щоб поліпшити криву крутного моменту, двигун оснащений складною, керованою технологією впускного колектора. Залежно від швидкості довжина впускної воронки контролюється характеристичною картою і варіюється в два етапи через серводвигун, приєднаний до глушника впуску. Відповідна кількість палива додається через чотири форсунки, кожна з яких розташована на направляючій дросельній заслінці і над впускним колектором, щоб отримати оптимальне наповнення. Сопла паливної форсунки приводяться в дію окремо або разом в залежності від вимог до швидкості і потужності.