La Ninja ZX-4RR est équipée d'un quatre cylindres de 399 cc de conception entièrement nouvelle et d'une puissance de 77 ch (80 ch avec Ram-Air). Actuellement, la Ninja ZX-4RR est le seul modèle supersport de la catégorie 400 cc équipé d'un moteur quatre cylindres. Le moteur à très haut régime, qui offre une plage d'utilisation de plus de 15.000 tr/min, produit un sonorité comme seul un quatre cylindres haute performance de Kawasaki peut le faire. Un arbre à cames forgé très léger et, entre autres, des pistons en aluminium moulé rendent ces régimes élevés possibles. Un volant d'inertie léger assure, quant à lui, une réactivité excitante du bloc.