Lanjut ke bagian dapur pacu, baik Honda CB650R maupun CBR650R dibekali dengan mesin berkode RH03E.
Mesin ini berkubikasi 648 cc inline four, DOHC, empat valve dengan pendingin cairan.
Dibalut dengan transmisi manual 6-percepatan, power yang dihasilkan mencapai 93 dk dengan torsi puncak 64 Nm.
Selain itu, keduanya juga dibekali dengan assist slipper clutch dan Honda Selectable Torque Control (HSTC).