R9 pogoni nagrađivani, tekućinom hlađeni Yamahin DOHC agregat CP3, s ubrizgavanjem goriva i zapremninom 890 ccm, s tri cilindra i 4 ventila po cilindru. Promjer i hod od 78 mm x 62 mm i 11,5: omjer kompresije pruža izvrstan okretni moment i snagu koja u kombinaciji s finom kontrolom koju nudi Yamaha Chip Controlled Throttle (YCCT), pruža optimalne performanse i na stazi i na cesti. Posljednji omjer, vrijeme paljenja i mapiranje goriva optimirani su za Supersport performanse.

Razvijen posebno za R9, gravitacijski lijevani aluminijski okvir u stilu Deltabox precizno je podešen za sportske performanse i pri niskim i pri visokim opterećenju. Sam okvir težak je 9,7 kg i najlakši je okvir ikada upotrijebljen za Yamahin model iz kategorije Supersport. Ovaj lagani okvir znači da je ukupna težina modela R9 samo 195 kg, što dovodi do optimalnog omjera snage i težine.

R9 jedan je od najučinkovitijih motocikla po pitanju aerodinamičnosti koje je Yamaha do sada imala, a to je postignuto kombinacijom dizajna prednjeg kraja razvijenog s pomoću opsežnih ispitivanja u vjetrotunelu. Krilca za usmjeravanje sile prema dolje, koja se nalaze odmah ispod svjetala, smanjuju podizanje prednjeg kraja i poboljšavaju kontakt s cestom. Sama krilca smanjuju podizanje prednjeg kotača za 6 % – 7 % u ravnoj liniji, a kada se to kombinira sa spojlerom prednjeg dijela ispod M-kanala, učinak se povećava na približno 10 % tijekom vožnje zavojima.

R9 ima monoblok čeljusti marke Brembo Stylema, koje su lagane, krute i dizajnirane za bolji nadzor i stabilnost pri kočenju. Mrežasta kočna crijeva od nehrđajućeg čelika i veliki prednji diskovi od 320 mm pružaju izvrsnu postojanost i osjećaj nadzora, osobito pri intenzivnom kočenju. Radijalni glavni cilindar brembo ima klip koji se kreće u smjeru paralelno s ručicom kočnice i linearno primjenjuje tlak dok vozač vuče ručicu i pruža poboljšan osjećaj kontrole.

Nova preokrenuta prednja vilica marke KYB od 43 mm u potpunosti je redizajnirana i sada ima posebne prilagodnike za prigušivanje poskakivanja i kompresije na lijevoj i desnoj cijevi vilice. Svaka se može zasebno ugoditi, na desnoj cijevi prigušiti poskakivanje, a na lijevoj kompresiju, kako pri velikim brzinama tako i pri malim brzinama Stražnji amortizer može se prilagoditi za predopterećenje, prigušivanje poskakivanja, prigušivanje kompresije i visinu vozača. Novi raspored pridonosi vrlo preciznom prigušenju, pružajući bolju povratnu informaciju sa staze ili površine ceste.

Tri unaprijed ugrađena načina vožnje, „Sport” (sport), „Street” (cesta) i „Rain” (kiša), imaju tvorničke postavke različitih razina koje pristaju različitim uvjetima i nadopunjuju se mogućnošću da se unaprijed postave dva prilagođena načina rada i četiri načina rada za stazu.

Razvijen izravno iz elektroničkih sustava modela R1, tehnološki napredni IMU sa šest osi modela R9 neprestano mjeri ubrzanje u smjerovima naprijed-natrag, gore-dolje i lijevo-desno – kao i kutnu brzinu nagiba, kotrljanja i smjerova skretanja. IMU može u stvarnom vremenu poslati podatke uređaju ECU koji upravlja paketom elektroničkih sustava pomoći za vozača, uključujući nadzor vuče osjetljiv na naginjanje (engl. Traction Control, TC), nadzor proklizavanja (engl. Slide Control, SCS) i nadzor kočenja (engl. Brake Control, BC).

Četiri različita načina isporuke snage (engl. Power delivery modes, PWR) dostupna su za prilagodbu sportskih svojstava motora, dok kontrola podizanja prednjeg kotača (LIF) smanjuje i smiruje podizanje prednjeg kotača pri ubrzanju. Kontrola pokretanja u natjecateljskom stilu (Launch Control, LC) vozaču omogućuje pokretanje iz mirovanja na najbrži i najučinkovitiji način – idealno za trkaće staze.

Razina kočenja agregatom može se mijenjati s pomoću dvije postavke za EBM, pri čemu mogućnost jedan pruža višu razinu kočnja agregatom, a mogućnost dva smanjuje učinak kočenja agregatom kako vozač smanjuje gas. Kada se stražnji kotač zaključa zbog prevelikog kočenja agregatom, sustav Regulatora proklizavanja stražnjeg kotača (engl. Back Slip Regulator, BSR) regulira okretni moment agregata kako bi pružao potporu. Ovaj sustav iznimno dobro djeluje u scenarijima niske razine prianjanja.

TFT zaslon u boji od 5" na R9 može se podesiti između četiri odabira iz opcije, a način rada za staze prikazuje informacije samo tijekom vožnje po stazi, uključujući mjerač vremena po krugu. Zaslon se može povezati s pametnim telefonom putem Yamahine aplikacije MyRide koja omogućuje prikaz telefonskih poziva, poruka i ostalih informacija na instrumentnoj ploči.

R9 je opremljen opremom usredotočenom na stazu kako bi omogućio razinu performansi koje se očekuju od Yamahinog supersportskih modela. Upravljačke ručice sa spojnicama doprinose sportskom položaju za vožnju, dok se poluge kočnice i spojke mogu prilagoditi individualnim potrebama vozača. Ugrađen je Yamahin sustav brzog mjenjača treće generacije koji omogućuje prijelaze u viši i niži stupanj prijenosa bez uporabe spojke, za još učinkovitije performanse pri promjeni stupnjeva prijenosa. Lagani kotači od lijevanog aluminija shodni su gumama Bridgestone Battlax Hypersport RS11 za vrhunski kontakt i prianjanje.

Aplikacija Y-Trac podiže doživljaj supersporta i vozačima omogućuje poboljšanje vožnje trkaćim stazama i performansi pomoću alata koji su obično dostupni profesionalnim trkačima. Izvedena iz utrkivanja, aplikacija Y-Trac pruža mogućnost bilježenja i analize podataka o vožnji profesionalnom tehnologijom za sve razine vozača, od početnika do profesionalnih vozača.