De verticale as van de cilinder neigt 32 graden naar de voorkant. Dit resulteert in een optimaal zwaartepunt en een wielgebaseerde gewichtsverdeling aan de voorkant van het voertuig, die essentieel is voor supersport-motoren. Zo ontstaat er een nauwkeurig rijgevoel met de grootst mogelijke reactie van het voorste gedeelte van de motorfiets.

De krukas van de S 1000 RR aandrijving is gesmeed uit een enkel stuk getemperd staal en beschikt over de traditionele 180 graden slinger voor uniforme startintervallen. De drijfstangen op zwevende lagers zijn gemaakt van getemperd staal voor zeer licht gesmede delen. Met een lengte van 103 mm maken ze een lage, compacte constructiehoogte van de aandrijflijn mogelijk, wat voordelig is voor het zwaartepunt met lage laterale krachten op de zuigers en toch een stille motor. Twee gesmeerde boringen in het bovenste drijfstangoog met een hoek van 45 graden ten opzichte van de verticale as van de drijfstang zorgen ervoor dat de lagerbout van de zuiger van olie wordt voorzien. De drijfstangen zijn horizontaal opgedeeld met gebruik van de bewezen en geteste barsttechniek en maken zo een zeer nauwkeurige bevestiging mogelijk op montages zonder extra centrering.

Gesmede, lichtgewicht constructiezuigers met een diameter van 80 mm en een zeer korte zuigerset werken in de cilinderboringen met een Nikasil-coating. Ze zijn uitgerust met twee smalle zuigerringen, die geoptimaliseerd zijn voor frictievermogen en tevens beschikken over een driedelige olieschraapring.

Het platte ontwerp van de verbrandingskamer, de zuigerbasis en de klepontlastingen ondersteunen een thermodynamisch verbrandingsproces en maken een gewichtgeoptimaliseerde basiscontour van de zuiger mogelijk. De zuiger, volledig met bouten en ringen, weegt slechts 253 gr. Voor warmteafvoer worden de thermisch zwaarbelaste zuigerbasis doelgericht gekoeld via oliespruitstukken in het motorblok. Dit garandeert een betrouwbare werking zelfs onder extreme omstandigheden en verlengt de bedrijfsduur.

Het horizontale cilindermotorblok, dat in twee delen is opgesplitst ter hoogte van het middelpunt van het motorblok, is gemaakt van een zeer sterke aluminium legering. De koudgegoten compacte bovensectie vormt een zeer robuuste verbinding van de vier cilinders en de bovenste lagerzitting van het motorblok. Bovendien zit in de bovenste helft van de behuizing de lichte en compacte versnellingsbak met zes versnellingen. Het ciinderblok met watermantel beschikt over een gesloten ontwerp voor maximale stijfheid.

Prestatiemogelijkheden, prestatie-eigenschappen, verbrandingsefficiëntie en brandstofverbruik worden in principe bepaald door de cilinderkop en het kleppenmechanisme. Het design van de vier-kleppen cilinderkop is ontworpen met perfecte kanaalgeometrie, compactheid, optimale thermodynamica en een efficiënt thermisch budget in gedachte. De smalle klephoek resulteert in perfect rechte inlaatpoorten en een compacte verbrandingskamer voor een hoge compressiesnelheid en optimale efficiëntie.

De viercilinder aandrijflijn is uitgerust met een nokkenvolgerregeling met twee bovenliggende nokkenassen voor een optimaal vermogen en maximale snelheid, terwijl het op het tegelijkertijd zorgt voor stijfheid, minimale beweegbare massa's en optimale tijdgemiddelden op de kleppen. Het biedt de perfecte combinatie uit maximale stijfheid en minimaal gewicht van beweegbare elementen van het kleppenmechanisme en tegelijkertijd een zeer compact cilinderkopontwerp.

De klepspeling wordt gecompenseerd via zeer smalle, lichtgewicht instelplaten die in de veerzittingen worden geleid. Aan de inlaatzijde zijn de veerzittingen gemaakt van een lichtgewicht, hoogwaardig aluminium. De verplaatste massa's van de klepregeling van de nokkenvolger zijn lager dan met een gelijksoortige zuigerstoter-oplossing. De lagere vibrerende massa's maken een hoge klepacceleratie mogelijk voor volledige nokkenprofielen en hoge klepopeningsdiameters.

De snelheidslimiet die gedefinieerd is voor deze serie motorfietsen is 14.200 t/min, maar de pure mechanische snelheidstolerantie ligt hier ver boven. De grote cilinderboring van 80 mm zorgt ervoor dat de grootst mogelijk en daarmee meest prestatievriendelijke diameters voor klepschijven gebruikt kunnen worden. De diameters van de klepschijven aan de inlaatzijde zijn 33,5 mm en aan de uitlaatzijde 27,2 mm, zeer indrukwekkend aangezien dit de grootst mogelijke vulling is in de klasse supersport 1000.

Voor het smeersysteem gebruikt de motor wet-sumpsmering met een Eaton-oliepomp, een bewezen en geteste oplossing voor dit segment. In plaats van een warmtewisselaar wordt er een aparte oliekoeler gebruikt als oliekoeling, die geïntegreerd is in het onderste kuipdeel onder de waterkoeler ter ondersteuning van de stroom-aerodynamica. Gebruik van een oliekoeler voorkomt ongewenste extra thermische drukbelasting van het koelmiddel, waardoor het gebruik van een kleinere en lichtere waterkoeler en daarmee tevens minder koelmiddel mogelijk wordt.

De focus lag hierbij op een lagere constructiebreedte, een compacte maar bovenal lichtgewicht constructie en tevens op de indeling van de elektrische subcomponenten en hun aandrijvingen. Bijvoorbeeld, de wisselstroomgenerator bevindt zich op de linker krukassteun en is uitgerust met een permanente magneet. Het produceert een vermogen van 434 W bij 6.000 t/min en is ontworpen voor een topsnelheid van 16.000 t/min. De startmotor heeft een vermogen van 800 W, weegt 1050 gr. en bevindt zich onder de motorblokhelft linksboven achter de cilinder. Deze is via een vrijwiel gekoppeld en heeft een reducerend effect bij een verhouding van 1:24.61 op de linker buitenste slingerbaan, die ontworpen is als een recht tandwiel. Om gewicht te reduceren, is de linker zijafdekking voor de dynamo en startmotor gemaakt van licht magnesium.

De brandstofinjectie werkt volledig opvolgend, d.w.z. de brandstof wordt individueel in de inlaatleiding geïnjecteerd overeenkomstig de inlaatslag van de relevante cilinder. Om de koppelcurve te verbeteren, is de motor uitgerust met een verfijnde, geregelde inlaatspruitstuk-technologie. Afhankelijk van de snelheid, wordt de lengte van de inlaattrechter geregeld door het karakteristieke schema en afgesteld in twee fasen via een servomotor die bevestigd is aan de inlaatdemper. De juiste hoeveelheid brandstof wordt toegevoegd via vier injectormondstukken, waarvan elk op de gaskleprail en boven de inlaatpijp zit om optimale vulling te verkrijgen. De mondstukken van het inspuitventiel worden apart of gezamenlijk geregeld, afhankelijk van de snelheid en het vereiste vermogen.