被車廠稱之為「永不妥協的速度機器」成為YZF-1000的後繼主力車款。引擎形式採用直列四缸，DOHC 20汽門配置，是YAMAHA投入超級跑車市場的起點，2000年款式外觀上沒有太大差異，主要是車身和輸出的大幅度改良調整，並減輕2公斤(175KG)
但是風水輪流轉，這樣的市場形態並沒有持續多久就被Suzuki所發表的GSX-R1000所打破，因次為了確保競爭力，YAMAHA在01年發表了第二代R1，外觀上採用更前位的整流罩設計，並運用LED尾燈，引擎改用改用電子多點噴射燃油噴注，以及進排氣系統的改良已通過歐盟二期排放標準，車身方面使用第三代DeltaBox車架，車身剛性比第一代R1所使用的第二代DeltaBox強化了30%，整體重量再輕量到174KG。
調教得更為線性的輸出，即使馬力只提升至152HP，但高剛性的車架以及提高了20mm的引擎位置，操控上卻顯得更加靈活並更能輕易做出誇張的過彎動作，2003年的款式僅僅在外觀塗裝上稍做修飾 。
2004年則是YZF-R1重大進化的一年，最大馬力達到172HP的驚人數據，相當於一匹馬力推動一公斤，即相當於一輛1300匹馬力的國產四輪轎車。成為當時市面上馬力最大的公升級跑車(GSX-R1000162HP)。
引擎的衝程更短來得到更高的可用轉速(12500RPM)，但最大扭力的 10.9KG-M卻必須拉到10500RPM才得以發揮是其一缺點，也就是說要完全發揮這款R1需要更高深的轉速控制技巧。車體方面採用DeltaBox 第四代車架，比起第三代垂直剛性提升了兩倍(200%)，橫向剛性提高50%，抗扭性也提升了30%，並採用輕量化的飛機螺絲，乾重再輕量至172KG。排氣管位置改由座位下方伸出的雙管設計，進氣系統也改成在前方開孔直接撞風，搭配40度傾斜的引擎本體(~03為30度)進氣效率大幅提高。制動系統方面改用幅射卡鉗，但碟盤直徑仍維持320mm，似乎意味著04'R1的制動力比起舊款的穩定有加力度不減。
05年則僅為外觀圖樣的變化，06年馬力提高至175HP，重量則些微增加至173KG,SP版還加入了記錄圈速的功能和Ohlins避震器、使用YZR-M1的輕量化鍛造輪圈(流口水~)。
2007年款的YZF-R1在外觀上減少了整流罩的「布料」，看起來更是清涼透氣許多。引擎導入了MotoGP技術的YCC-I晶片控制進氣系統以及 YCC-T電子節氣門技術，進氣管路的長度會隨著轉速變化而調整以改變進氣行程，也就是達到不論在何轉速下都能擁有最佳的進氣行程，兼顧低轉的扭力輸出和高轉的馬力發揮，而且這個裝置結構簡單輕便又耐用。
07年R1採用的是全新的引擎，捨棄了以往三進二(20汽門)出的汽門形式而改用二進二出的汽門(16 汽門)，但是搭配YCC-T和YCC-I的結果是引擎能輸出高達180HP的馬力，而且輸出更為線性，扭力帶更為寬廣。
傳動系統搭載了滑動式離合器以減輕強大的引擎煞車對進彎穩定性的影響並見接提高變速箱的耐用度，點火線圈阻抗更低，強度更高，並配置了含氧感知器更精確的供油。車價方面也是全新設計，以攻彎性能為主要設計方向，後搖臂的剛性提升了30%，前叉的抗壓性也提高了14%，剎車系統採用六活塞放射狀卡前，碟盤直徑也減小到310mm來降低前叉的簧下荷重。08年同樣是在車身塗裝款式的修改。
2009年的R1終於發表，根據YAMAHA的說法，09年R1是自從車款發表以來，改革的地方最多的一次。全新的182HP998cc引擎性能直逼 MotoGP的YZR-M1廠車，同樣採用了Cross-plane十字曲軸設計，實現非對稱點火並且四缸完全獨立運作，車手可以擁有更多的主導權來利用油門來製造所需的扭力，當然YCC-I也小有進化，引擎轉速9500RPM以上時進氣導管一分為二，使的有效進氣行程更短，更有利於馬力發揮。集氣箱重新設計補足高速時的內部壓力，排氣系統改用全新的4-2-1-2的形式，同樣配置有有含氧感知器。
配合全新設計的DeltaBox車架，引擎固定方式修改為 31度並前移12mm，車身結構更為緊實小巧，有助於出彎時後搖臂對後輪的牽引力的發揮。前叉的設計左邊負責壓縮，右邊負責回彈，似乎意味著前叉的調教將更為簡單、精確。制動系統採用與前代相同但重量更輕的310mm碟盤和六活塞幅射卡鉗。
操控方面向其他車廠看齊提供了三種動力模式；標準、A、B。A模式為偏向銳利的操控反映，B模式則較為柔和，適合雨天或較惡劣路面駕駛。
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