Mesin berkapasitas 999,9 cc DOHC 4-silinder inline ini tetap menjadi inti dari performa tinggi CBR1000RR-R Fireblade, dengan tenaga maksimum 160 kW @14.000 rpm dan torsi maksimum 113 Nm @12.000 rpm.
Honda CBR1000RR-R Fireblade kembali mengusung konfigurasi Bore x Stroke yang sama dengan RC213V, yaitu 81 x 48,5 mm.