Vlajkový model sportovního kola Yamaha YZF-R1 byl poprvé představen 15. září 1997 na výstavě EICMA v Miláně. Tento motocykl byl nástupcem Yamahy YZF1000R Thunderace (přesto, že se oba modely vyráběly nějakou dobu paralelně, Thunderace se začal na trhu umisťovat jako sportovní cestovní), dostal nový rám, novou generaci Genesis motor, obrácená vidlice a zlepšený výkon na trati – ergonomie, snížení hmotnosti, lepší ovladatelnost, zvýšený výkon motoru.
Do roku 2000 prochází model Yamaha R1 prvním restylingem. Navzdory tomu, že nedošlo prakticky k žádným vizuálním změnám, byl model výrazně odlišný od předchozí generace. Pohotovostní hmotnost klesla o 4 kg, výfukový systém se stal titanovým, zlepšila se aerodynamika (o 3 %), změnil se tvar čelního skla (pro lepší ochranu pilota před větrem), palivová nádrž dostala pohodlnější zářezy pro nohy, sedadlo a poloha stupaček se změnily (pro posunutí hmotnosti dopředu), změnil se motor a převodovka: vačkové hřídele dostaly další olejové kanály, zmenšily se vůle tlačníku (to vše vedlo ke snížení tření a hluku motoru), převodovka dostal zcela přepracovaný systém řazení (byl vyřešen problém s převodovkou vlastní raným verzím R1).
Rok 2002 byl ve znamení druhé aktualizace Yamahy YZF-R1, která spočívala v výměně karburátorů za vstřikovač a výrazném vyrovnání křivky pomocného náhonu v celém rozsahu chodu motoru. Předchozí generace byla jiná v tom, že od 3000 otáček došlo k prudkému nárůstu točivého momentu, což v závodech na dráze nebo prostě při použití motocyklu pro civilní ježdění vede ke ztrátě kontroly, pádům a zraněním pilotů. Motor dostal nové manžety, které snížily spotřebu oleje. Nová generace rámu Deltabox s minimálním použitím svarů zvýšila tuhost konstrukce o 30 %, přičemž rám se stal ještě lehčím a kompaktnějším. Výfukový systém změnil konfiguraci z 4-v-1 na 4-2-1. Zadní brzdové světlo se stalo LED. Přední vidlice zesílí (41 → 43 mm).
V roce 2004 je model znovu aktualizován a dostává nový design s výfukovým systémem pod sedlem a radiálními předními třmeny (zvýší se také průměr brzdových kotoučů: 298 → 320 mm). Nový motor s vyšším kompresním poměrem a kratším zdvihem zvyšuje výkon na 172 koní. Poprvé je použit inerciální posilovací systém (Ram-Air). Vstřikovací systém má dva vstřikovače. Již v základu je motocykl vybaven tlumičem řízení. Změnila se geometrie rámu a rozložení hmotnosti kola, aby se snížil efekt kol.
V roce 2006 se Yamaha R1 trochu změnila, dostala optimalizaci motoru (výkon +3 hp) a o 20 mm větší kyvnou vidlici (pro větší stabilizaci motorky při prudké akceleraci). Rám se změnil. Motocykly jsou vybaveny systémem prokluzové spojky.
V roce 2007 byl model výrazně aktualizován, protože získal změny ve vzhledu a technické části. Model dostal elektronickou škrticí klapku (YCC-T – Yamaha Chip Control Throttle) a automaticky měnitelnou délku sacího potrubí (YCC-I – Yamaha Chip Control Intake). Zvýšil se kompresní poměr motoru, 5ventilová hlava válců byla nahrazena tradiční 4ventilovou. Maximální výkon stoupá na 180 koní. Přední brzdový systém se mění na 6pístkové radiální třmeny a 310mm kotouče.
Od roku 2009 prochází model Yamaha R1 dalším velkým restylingem. Vzhled motocyklu se mění. Model dostává nový motor s křížovou klikovou hřídelí (technologie Crossplane), na které jsou ojnice umístěny v polovičních úhlech 90° vůči sobě a světlice jsou rozmístěny 270°-180°-90°-180°. Tato konstrukce dala motoru zvláštní zvuk podobný zvuku čtyřválcového motoru V-twin a podle Yamahy vybavila motocykl efektivně dvěma motory v jednom, které poskytují silnou trakci ze spodu, jako motor V-twin. , a zaznamenejte výkon nahoře, jako in-line „čtyřky“. Kromě toho se motor ještě zkrátil a zvýšil výkon na 4 koní. Motocykl také dostal na výběr ze tří provozních režimů motoru – systém D-Mode (Selectable Drive Mode). Nový zadní tlumič s pohodlnějším nastavením. Drobné změny na rámu. Nový hořčíkový pomocný rám. Nový elektronický tlumič řízení. Od roku 182 je model navíc vybaven kontrolou trakce – systémem TCS (Traction Control System).
V roce 2015 představila Yamaha zcela nový YZF-R1. Nový vzhled. Nová hořčíková kola. Nová úprava – YamahaR1M (obsahuje elektronické odpružení Öhlins, plasty z uhlíkových vláken, lehká hliníková kola, výfuk z nerezové oceli, závodní komunikační řídicí jednotku (CCU) a Y-TRAC – systém záznamu dat; závodní pneumatiky Bridgestone a nadměrné zadní kolo – 200/55 ZR17 ). Nový motor se zvýšeným kompresním poměrem a kratším zdvihem, maximální výkon – 200 koní. Nový rám. Nový brzdový systém: 320 mm kotouče, návrat ke 4pístkovým radiálním třmenům, brzdy se stávají kombinované (UBS – Unified Brake System) a dostávají ABS. Palivová nádrž se stává hliníkovou a snižuje její kapacitu o 1 l (18 → 17 l). Nové elektronické systémy: SCS (Slide Control System), “anti-will” (LIF – Lift Control System), quickshifter (QSS – Quick Shift System), PWR Mode – Power Delivery Mode, nahradil předchozí D-Mode), launch control (LCS – Launch Control System).
Yamaha R1 a R1M pro rok 2020 doznaly drobných změn: nový elektronický plynový systém Ride-by-Wire APSG (Accelerator Position Sensor with Grip), aerodynamické plastové změny, nový systém sání (sběrné potrubí je menší a kratší) s novými vstřikovači Bosch, nový systém BC (Brake Control), nové brzdové destičky (lepší výkon), nové pneumatiky Bridgestone RS11, o něco menší optika, nový systém EBM (Engine Brake Management), verze R1M dostává novou generaci vidlic Öhlins NPX.