Choć bazą do konstrukcji wersji Rally był standardowy model WR450F, zastosowano tutaj szereg części opracowanych przez Genuine Yamaha Technology Racing (GYTR) – między innymi 33-litrowy zbiornik paliwa, powiększoną chłodnicę i zestaw nawigacyjny.
Yamaha twierdzi, że modyfikacje silnika ograniczyły się do specjalnie opracowanych map wtrysku, których zadaniem ma być sprostanie ekstremalnym warunkom jazdy. Gołym okiem widać też zaprojektowany do tego modelu tytanowy wydech Akrapovic.
W konstrukcji Rally, opartej na aluminiowej ramie z WR450F, dla poprawy stabilności przy dużych prędkościach zastosowano dłuższy o 2 cm wahacz. Sporo uwagi poświęcono ergonomii miejsca pracy kierowcy – dzięki temu mimo zastosowania ogromnych zbiorników paliwa, ma on pełną swobodę ruchów, zarówno w pozycji siedzącej, jak i stojącej.
WR450F Rally posiada przedni widelec Kayaba o średnicy lag 52 mm i opracowany przez Yamahę monoshock z tyłu. Przednia tarcza hamulcowa o średnicy 300 mm współpracuje z czterotłoczkowym zaciskiem Brembo, co zapewnia skutecznie hamowanie.
Masa motocykla na sucho wynosi zaledwie 142 kg, co jest znakomitą wartością, jeśli weźmie się pod uwagę ilość sprzętu i akcesoriów zamontowanych w motocyklu dakarowym.