2008年底，雅马哈宣布他们将在2009年发布全新的R1。新款R1采用M1 MotoGP自行车的发动机技术及其交叉平面曲轴。横板技术将每个连杆从下一根连杆放置90°，点火间隔不均匀，为270°- 180°- 90°- 180°。2009 R1是第一款使用横翼曲轴的量产运动自行车。动力输出与90°V4相同，具有180°曲柄，例如本田VFR800，与雅马哈V-Max非常相似，雅马哈V-Max因其排气声而受到赞誉。雅马哈声称，这款自行车将给骑手带来“两合一”，双胞胎的低端扭矩和直列四缸的速度。与R1的先前版本一样，2009年车型保留了其雅马哈芯片控制油门（YCC-T）。
2009年车型的另一项进步是D-Mode节气门控制阀映射，它允许骑手根据骑手的环境在三个不同的地图之间进行选择。每种操作模式控制YCC-T特性，改变R1对骑手输入的反应方式。第一种模式是标准模式，可在各种驾驶条件下提供性能。第二种模式是“A”模式，它将在中低转速范围内为骑手提供更多的可用动力。第三种模式是“B”模式，它是前一种模式的回拨，旨在减轻恶劣天气和繁忙交通中的油门响应。D-Mode油门控制由车手通过油门附近的前进模式按钮控制。仪表板比以前的车型更全面，2009/2010雅马哈YZF-R1车型标配档位指示器。
通过对车架和悬架的改变，R1的整体操控性得到了改善。为2009 R1设计了一个新的副车架，由镁铸成，重量更轻，有助于质量集中。2009年的后减震器提供变速阻尼，以及通过螺钉调节轻松调整预载荷。后减震器现在通过不同的连杆连接到摆臂下方;与往年车型相比有所变化。为了提高整体操控性和安全性，雅马哈配备了一个电子转向阻尼器。
前部具有相同的经典R1形状，尽管进气位置和前大灯设计已在2009年型号上进行了改进;仅使用投影仪灯泡，并使用鼻锥内新发现的设计空间来重新布置灯旁边的冲压空气管。
Motorcyclist杂志在三椭圆形赛道的范围内测试2010年车型年，报道了0至1⁄4英里（0.00至0.40公里）的10.02秒@144.23英里/小时（232.12公里/小时），油耗为25英里/加仑-美国（9.4升/100公里;30英里/加仑-英制）。摩托车消费者新闻报道了测试的最高时速176.7英里/小时（284.4公里/小时）。
2012年，雅马哈YZF-R1获得了牵引力控制，重新设计了上整流罩（自行车的鼻子），并发布了50周年纪念版R1。特别版颜色的灵感来自阿森TT获奖的MotoGP自行车。特别版纪念雅马哈参加MotoGP。这个版本只生产了2000个单位。
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