Ένα από τα δυνατά χαρτιά της μοτοσυκλέτας είναι αναμφίβολα ο κινητήρας, αφού ακόμα και στη μεσαία κατηγορία η Honda (σε αντίθεση με τις περισσότερες εταιρίες) εμμένει στο τετρακύλινδρο σύνολο των 649 κυβικών το οποίο μοιράζεται με το CBR 650R και έχει εξελιχτεί για τις ανάγκες του νέου μοντέλου. Πλέον αποδίδει 94 ίππους δηλαδή 5% περισσότερη ισχύ από το CB650F, ενώ o κόφτης έχει μεταφερθεί 1.000σαλ ψηλότερα.
Για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα χωρίς να χαθεί η φιλική απόδοση ο κινητήρας έχει δεχθεί ανασχεδιασμό σε σημαντικά μέρη όπως ο θάλαμος καύσης, τα έμβολα, ο χρονισμός των βαλβίδων , η εισαγωγή αέρα αλλά και η εξάτμιση, ενώ η συμπίεση έχει αυξηθεί στο 11.6:1 (από 11.4:1). Νέα είναι και τα μπουζί τα οποία πλέον είναι ιριδίου όπως και το κύκλωμα ψύξης που χρησιμοποιεί λιγότερους σωλήνες. Παρά την αυξημένη απόδοση τα νούμερα της κατανάλωσης δεν ξεφεύγουν προς τα πάνω, αφού η μέση τιμή των 6,0 λίτρων/100χλμ κρίνεται ικανοποιητική και μπορεί να πέσει αρκετά με συντηρητική οδήγηση, χαρίζοντας μεγάλη αυτονομία από το ρεζερβουάρ των 15,4 λίτρων.
Το κιβώτιο 6 ταχυτήτων απέκτησε συμπλέκτη ολίσθησης, ενώ η μοτοσυκλέτα μπορεί να εξοπλιστεί και με quickshifter που διατίθεται στον προαιρετικό εξοπλισμό. Η CB650R δεν χαρακτηρίζεται για τα υπερεξελιγμένα ηλεκτρονικά βοηθήματα, όμως το απαραίτητο για τους ελληνικούς δρόμους traction control δεν λείπει εξασφαλίζοντας την πρόσφυση του πίσω τροχού σε όλες τις συνθήκες. Αύξησε την ισχύ της Honda CB650R με φίλτρο DNA, το πρώτο ελληνικό προϊόν που χρησιμοποιήθηκε σε μαζική παραγωγή μοτοσυκλέτας.
