Il motore a 4 cilindri in linea da 1.000 cc della CBR1000RR-R Fireblade è completamente nuovo e progettato in collaborazione con il team di ingegneri HRC autori della RC213V. Genera una potenza massima di 217,5 CV (160 kW) a 14.500 giri/min, e una coppia massima pari a 113 Nm a 12.500 giri/min.
Le bielle realizzate integralmente in titanio TI-64A forgiato (un materiale ultraleggero sviluppato da Honda), consentono di risparmiare il 50% del peso rispetto ad analoghi componenti in acciaio al cromo-molibdeno. I piedi di biella sono serrati da bulloni in acciaio al cromo-molibdeno-vanadio HB 149 (Cr-Mo-V, anche in questo caso sviluppato da Honda) che non richiedono dadi di serraggio.
I pistoni sono forgiati in alluminio A2618 (come sulla RC213V-S) per garantire leggerezza, resistenza e durata, e ciascun pistone è più leggero del 5% rispetto al precedente modello.