Модель флагманского спортивного мотоцикла Yamaha YZF-R1 была впервые представлена 15 сентября 1997 года на выставке EICMA в Милане. Данный мотоцикл стал последователем Yamaha YZF1000R Thunderace (несмотря на то, что обе модели какое-то время выпускались параллельно, Thunderace стал позиционировать на рынке в качестве спорт-туриста), получившим новую раму, новое поколение двигателя Genesis, вилку перевернутого типа и улучшенные характеристики для трека - эргономика, снижение веса, улучшение управляемости, повышенная мощность двигателя.
К 2000 году модель Yamaha R1 претерпевает свой первый рестайлинг. Несмотря на то, что визуальных изменений практически не было, модель существенно отличалась от прошлого поколения. Снаряженная масса снизилась на 4 кг, выхлопная система стала титановой, улучшилась аэродинамика (на 3%), изменилась форма лобового стекла (для лучшей ветрозащиты пилота), топливный бак получил более удобные выемки для ног, изменилось сиденье и положение подножек (для смещения развесовки вперед), изменился двигатель и трансмиссия: распредвалы получили дополнительные масляные каналы, уменьшились зазоры толкателя (все это привело к снижению трения и шумности двигателя), КПП получила полностью переработанную систему переключения (решилась проблема с КПП, присущая ранним версиям R1).
2002 год ознаменовался вторым обновлением Yamaha YZF-R1, которое заключалось в замене карбюраторов на инжектор и значительном выравнивании кривой отбора мощности во всем диапазоне работы мотора. Прошлое поколение отличалось тем, что с 3000 об/мин наблюдался резкий прирост крутящего момента, который в гонках на треке или просто при использовании мотоцикла для гражданской езды, приводит к потере управляемости, падениям и травмам пилотов. Двигатель получил новые гильзы, что снизило расход масла. Новое поколение рамы Deltabox с минимальным использованием сварных швов увеличило жесткость конструкции на 30%, при этом рама стала еще более легкой и компактной. Выхлопная система поменяла конфигурацию с 4-в-1 на 4-2-1. Задний стоп-сигнал стал светодиодным. Передняя вилка становится более толстой (41 → 43 мм).
В 2004 году модель вновь обновляется, получая новый дизайн с выхлопной системой под сиденьем и радиальные передние суппорта (диаметр тормзных дисков также увеличивается: 298 → 320 мм). Новый двигатель с повышенной степень сжатия и более коротким ходом увеличивает мощность до 172 л.с. Впервые используется система инерционного наддува (Ram-Air). Система впрыска имеет двойные инжектора. Уже в базе мотоцикл оснащается рулевым демпфером. Изменена геометрия рамы и распределение веса мотоцикла для снижения эффекта "вилли".
В 2006 году Yamaha R1 немного изменилась, получив оптимизацию по двигателю (+3 л.с. мощности) увеличенный на 20 мм маятник (для более стабилизации мотоцикла при интенсивном ускорении). Изменилась рама. Мотоциклы оснащаются системой проскальзывающего сцепления.
В 2007 году модель существенно обновилась, получив изменения по внешнему виду и технической части. Модель получила электронный дроссель (YCC-T - Yamaha Chip Control Throttle) и автоматически изменяемую длину впускного коллектора (YCC-I - Yamaha Chip Control Intake). Повысилась степень сжатия двигателя, 5-клапанная ГБЦ была заменена на традиционную 4-клапанную. Максимальная мощность повышается до 180 л.с. Передняя тормозная система меняется на 6-поршневые радиальные суппорта и диски диаметром 310 мм.
С 2009 года модель Yamaha R1 претерпевает очередной серьезный рестайлинг. Меняется внешний вид мотоцикла. Модель получает новый двигатель с крестообразным коленвалом (технология Crossplane), на котором шатуны расположены полд углами 90° относительно друг друга и вспышки разнесены на 270°-180°-90°-180°. Данная конструкция наделяла двигатель особым звуком, похожим на звук V-образного 4-цилиндрового мотора и, по обещаниям Yamaha, наделяла мотоцикл фактически двумя моторами в одном, обеспечивая мощную тягу с низов, как у V-образного мотора, и рекордную мощность на верхах, как у рядных "четверок". Помимо этого, двигатель стал еще более короткоходным и увеличил мощность до 182 л.с. Также мотоцикл получил возможность выбора из трех режимов работы двигателя - система D-Mode (Selectable Drive Mode). Новый задний амортизатор с более удобной регулировкой. Небольшие изменения по раме. Новый подрамник из магния. Новый электронный рулевой демпфер. С 2012 года модель дополнительно оснащается трекшн-контролем - система TCS (Traction Control System).
В 2015 году Yamaha представила совершенно новую модель YZF-R1. Новый внешний вид. Новые колеса из магния. Новая модификация - Yamaha R1M (отличается электронной подвеской Öhlins, пластиком из углеволокна, облегченными алюминиевыми колесами, выхлопом из нержавеющей стали, наличием гоночных систем Communication Control Unit (CCU) и Y-TRAC - система регистрации данных; гоночными покрышками Bridgestone и увеличенной размерностью заднего колеса - 200/55 ZR17). Новый двигатель с повышенной степенью сжатия и укороченным ходом, максимальная мощность - 200 л.с. Новая рама. Новая тормозная система: диаметр дисков 320 мм, возвращение к 4-поршневым радиальным суппортам, тормоза становятся комбинированными (UBS - Unified Brake System) и получают систему ABS. Топливный бак становится алюминиевым и снижает свою емкость на 1 л (18 → 17 л). Новые электронный системы: SCS (Slide Control System), "антивилли" (LIF - Lift Control System), квикшифтер (QSS - Quick Shift System), PWR Mode - Power Delivery Mode, заменил собой прошлый D-Mode), лаунч-контроль (LCS - Launch Control System).
Модель Yamaha R1 и R1M 2020-го модельного года получили небольшие изменения: новая система электронного газа Ride-by-Wire APSG (Accelerator Position Sensor with Grip), аэродинамические изменения пластика, новая система впуска (коллектор стал меньше и короче) с новыми форсунками Bosch, новая система BC (Brake Control), новые тормозные колодки (более производительные), новые шины Bridgestone RS11, чуть уменьшена оптика, новая система EBM (Engine Brake Management), версия R1M получает новое поколение вилки Öhlins NPX.