BMW memberikan tampilan single seater pada motor ini dengan menutup area jok penumpang dengan cover hornet. Pengendara dimungkinkan dapat membuka cover tersebut untuk membawa penumpang di belakang. Seperti motor sport lainnya, motor ini tetap tidak ideal untuk kenyamanan penumpang belakang..
BMW S1000RR mengusung mesin 4-tak dengan empat silinder yang disusun inline dengan sistem pendingin udara. Masing-masing pada silindernya memiliki 4-katup titanium dengan sistem aktuasi Double Overhead Camshaft (DOHC) dengan kapasitas 999cc. Hal ini dapat memberikan efisiensi mekanis pada mesin motor super tersebut dan membuatnya semakin tangguh.
Dengan konfigurasi tersebut, mesin motor ini mampu memberikan power maksimal motor ini mencapai 207 tenaga kuda pada 13.500 rpm. Sementara itu motor ini memiliki torsi maksimal mencapai 113 Nm pada 11.000 rpm.
Torsi besar motor ini didapat dari teknologi Shift Cam BMW yang mengontrol pembukaan dan pergerakan katup melalui camshaft. Hal itu membuat mesin motor BMW S1000 RR memiliki torsi yang besar dalam setiap putaran mesinnya. Kecepatan maksimal yang dapat dicapai motor ini adalah 305 km/jam.
Motor ini disematkan suspensi depan dengan model upside-down berdiameter 45mm yang bisa disesuaikan tingkat kompresi, rebound dan preloadnya. Sedangkan pada bagian belakang, monoshock disematkan pada swing-arm 'WSBK' yang ringan dengan pengaturan tingkat kompresi, rebound-damping serta preloadernya.