La permanente batalla entre Honda y Yamaha que se libra en el plano comercial también tenía en la temporada 2004 su fiel reflejo en los circuitos. El duelo se recrudecía incluso desde que el cambio de normativa en la categoría de MotoGP™ había llevado a los fabricantes a participar con nuevos prototipos impulsados por motores de «cuatro tiempos». Las marcas acogieron de muy buena manera dicha reglamentación, ya que permitía aprovechar mucho más el intenso trabajo de desarrollo en las carreras cara a una futura aplicación en la producción en serie.
Fue por este motivo y no otro que Yamaha adoptó una configuración de motor de cuatro cilindros en línea para su YZR-M1 -mucho más tradicional que el innovador V5 de Honda-, denominación con la que bautizó la marca de Iwata a su nueva moto de competición.
Sin embargo, la llegada de Valentino Rossi al equipo oficial de la marca al final de la temporada 2003, y el cambio de expectativas que ello supuso, revolucionó completamente el panorama dentro del departamento de competición de Yamaha, acelerando todos los procesos de desarrollo de la M1 para que Rossi tuviera la mejor arma posible.
De esta forma, dentro del esquema cuatro en línea, se probaron diferentes configuraciones de calado del cigüeñal con el fin de perseguir que la potencia desarrollada por el propulsor fuera lo más aprovechable posible (un motor en V siempre entregará los caballos de forma más dulce).
Se probaron diferentes configuraciones de calado del cigüeñal, con el fin de perseguir que la potencia fuera lo más aprovechable posibleCon el mismo objetivo se probaron culatas de cuatro y de cinco válvulas por cilindro, y ya a mitad de la temporada 2003 se habían desechado los carburadores en favor de la inyección electrónica en la alimentación. Los cilindros se situaban muy inclinados (como la R1 de calle 2004), lo que permitía que el bastidor, un clásico doble viga de aluminio, se superpusiese al motor en lugar de abrazarlo, lo que repercutía en un conjunto muy estrecho y, en consecuencia, con una mejor aerodinámica.
En esta versión 2004 de la Yamaha M1, los tirantes delanteros del chasis eran más largos que en su predecesora en busca de una mayor rigidez, y el puente de refuerzo del basculante pasó a la parte inferior del mismo, bajando el centro de gravedad y mejorando la tracción, autentico talón de Aquiles no sólo de esta moto, sino de todas las MotoGP.
El resultado de ese trabajo fue un cualitativo salto adelante en la competitividad de la moto, confirmado con la victoria de Valentino Rossi en el primer gran premio de la temporada en Sudáfrica y la vuelta a los lugares de cabeza de otros pilotos de la marca como el español Carlos Checa.
Rossi lograría retener el título en su primer año con Yamaha. De hecho, ganar el campeonato en ediciones consecutivas con una moto distinta resultó un logro sólo al alcance de contados campeones. Era el principio de una relación que traería grandes momentos entre el piloto italiano y la marca japonesa en los años siguientes.
| Motor | 4T, 4 cilindros en línea, 16 válvulas |
| Cilindrada | 990cc |
| Refrigeración | Líquida |
| Alimentación | Inyección electrónica |
| Potencia | + de 250 CV |
| Chasis | Doble viga de aluminio |
| Suspensión delantera | Horquilla invertida Öhlins |
| Suspensión trasera | Amortiguador Öhlins |
| Frenos del./tras. | 2 discos de carbono/ disco de acero Brembo |
| Neumáticos | Michelin |