ヤマハ発動機は2020年5月28日、サーキット性能の向上を照準に開発したモーターサイクルのフラッグシップモデルとなるスーパースポーツ「YZF-R1」と、上級モデルの「YZF-R1M」を8月20日に発売すると発表した。クロスプレーン型クランクシャフト採用の水冷・4ストローク・DOHC・直列4気筒・4バルブ・997cm3エンジンを搭載している。販売価格はYZF-R1が236万5000円で、YZF-R1Mが319万円（各税込み）となる。
両車が搭載するエンジンは、クロスプレーンのリニアリティとトルク感向上を目標に開発され、最高出力200PSを発揮する。シリンダーヘッドはスロットルバルブと燃焼室を近づけるために新たに作製し、バルブ傘裏狙いの斜流噴射のインジェクターを搭載したことで低～中回転域の燃焼速度を最適化。スロットルの開け始めからのリニアリティ感を向上するとともに、トルク感のあるエンジン特性に仕上げている。
動弁系には、フィンガーロッカーアーム式バルブシステムを採用。アーム形状を見直しており、高回転域でのバルブ挙動特性を向上している。各コンロッド大端部へのオイル供給は、センター給油方式を採用。高回転域で油圧が低下することを防ぎ、オイル攪拌によるロス馬力を低減する。また、高回転域でのクランクケース内のオイル攪拌による馬力ロスを低減している。
スロットルバルブ駆動を電子制御するYCC-Tは、電子式APSG（アクセル開度センサーグリップ）を採用。軽量化すると同時に、優れた操作感を提供する。前後サスペンションは、伝わりやすい接地感を主眼にセッティング。YZF-R1Mは、前後サスペンションを統合制御するERS（エレクトロニックレーシングサスペンション）に加え、ガスシリンダーをフロントサスペンションに搭載する。
今作では、従来モデルの海外仕様2019年モデルに搭載されていた電子制御システムを全て見直し、EBM（エンジンブレーキマネジメント）とBC（ブレーキコントロール）の2種の制御システムを追加。制御システムに合わせ、TFT液晶4.2インチメーターの表示機能を変更している。カウル形状は新たに設計し、エアロダイナミクス特性を高めたカウリングを採用。LEDデュアルヘッドランプと新作ポジションランプも搭載する。
