poprawiono wzdłużną i skrętną sztywność ramy, a nowy pakiet aerodynamiczny polepszył właściwości skrętne i umożliwił osiąganie większych prędkości maksymalnych (zanotowano 320 km/h podczas testów). Kierowcami zespołu byli Carlos Checa, Alex Barros, Olivier Jacque, Marco Melandri, Shinya Nakano i Norifumi Abe. Yamaha nie zanotowała żadnego zwycięstwa (tylko jedno podium Alexa Barrosa we Francji), a w klasyfikacji konstruktorów zajęła dopiero 3 miejsce (za Hondą i Ducati).
2004–2005 thumb|left|170px| Yamaha YZR-M1 Valentino Rossiego z 2004 W tym okresie nastąpiły największe zmiany dla projektu M1. Zatrudniono trzykrotnego mistrza świata, Valentino Rossiego, który przyszedł z Hondy. Włoch zabrał ze sobą także renomowanego szefa mechaników - Australijczyka Jeremiego Burgessa i resztę swojej poprzedniej ekipy z Hondy. Yamaha chciała podtrzymać mocne strony swojej konstrukcji, czyli szybką i płynną zmianę kierunków oraz dobre hamowanie próbując jednocześnie osiągnąć lepsze osiągi. Przy ciągłych wskazówkach ze strony Burgessa i Rossiego, lider projektu M1, Koichi Tsuji, eksperymentował z różnymi konfiguracjami silnika aby poprawić oddawanie mocy. Ostatecznie zdecydowano się używać 4 zaworów na cylinder, nie jak poprzednio 5. Zastosowano też inną kolejność zapłonu silnika. Spowodowało to, że jednostka nie zachowywała się jak tzw.