Su motor de 4 tiempos sigue siendo un monocilíndrico de 652 cc, con doble árbol de levas (DOHC) y refrigeración líquida que ahora deja atrás la carburación para introducir inyección electrónica. Cuenta también con perfiles de levas de admisión y escape revisados, una guía de la cadena de levas reforzada y un colector de escape 7,7 mm más estrecho para mejorar el rango de par medio
Si hay algo en lo que destaca la KLR650 ABS es en su potencia y seguridad. Por tal motivo, cuenta con frenos de disco tanto en la llanta delantera como posterior, ambos ventilados y lobulados. Este tipo de discos refrigeran mejor el calor generado por la fricción de las frenadas, repelen el barro y evitan que las pastillas se cristalicen y pierdan adherencia.
Siendo la KLR650 una moto doble propósito, esta puede ser usada tanto en ciudad como en cualquier camino rural. Buscando una óptima conducción en todo tipo de condiciones, es que cuenta con llantas anchas y de cocada pronunciada, brindándole mayor tracción y estabilidad. Los aros de rayos tejidos absorben mejor los golpes de los caminos de trocha, logrando así una moto con mayor resistencia para superar caminos difíciles.
Sobre una KLR650, todo está bajo control. La suspensión delantera con 20 cm de recorrido ofrece una conducción cómoda y controlada. El amortiguador central posterior Uni-Trak, logra mantener la moto con mucha más estabilidad ante curvas con baches u obstáculos.
En esta nueva versión el carburador ha sido sustituido por una más eficaz inyección electrónica. La KLR650 integra un sistema DFI con cuerpo de mariposa de 40 mm
La KLR650 es una moto alta. Su carácter doble propósito requiere que su chasis conserve cierta altura para no tener problemas con los obstáculos de los caminos de trocha. La distancia de la parte más baja del chasis al suelo es de 21 cm y desde el asiento de 89 cm. Es una moto liviana, fácil de manejar y super maniobrable gracias a su amplio giro de timón.
