Czterozaworowy silnik SOHC o pojemności 330 cm3 i o powiększonej mocy Smart Power+ (eSP+) osiąga zarówno wysoką czystość spalin, jak i charakterystykę zewnętrzną odpowiednią do użytku w mieście i poza nim, zawdzięczając to między innymi kompleksowemu zastosowaniu technologii redukcji tarcia w silniku.
Moc maksymalna wynosi 21,5 kW przy 7500 obr/min, a maksymalny moment obrotowy, to 31,5 Nm przy 5250 obr/min. Średnica cylindra i skok tłoka, to 77 x 70,8 mm, stopień sprężania wynosi 10,5:1. Rolkowe dźwignie zaworowe, ślizgowe łożyska korbowe i uszczelniona skrzynia korbowa zapewniają wysoką trwałość i niezawodność przy zachowaniu wysokich osiągów. Aby usprawnić chłodzenie tłoka, dysza olejowa, stosowana w modelu CRF450R, rozpyla olej bezpośrednio na spód tłoka, pozwalając na optymalizację momentu zapłonu i poprawiając sprawność spalania. Pojemność układu smarowania wynosi 1,8 litra.
Powietrze jest dostarczane poprzez 5,5-litrowy airbox, a 36-milimetrowa przepustnica podaje mieszankę paliwowo-powietrzną do 28-milimetrowych zaworów wlotowych. Port dolotowy efektywnie zasysa powietrze, wywołując silne zawirowanie strumienia mieszanki w cylindrze, co przyczynia się do równomiernego spalania paliwa, a spaliny są usuwane przez prosty port wylotowy.
Tarcie wewnętrzne redukują: przesunięcie osi cylindra o 5 mm w stosunku do osi wału korbowego, hydrauliczna regulacja łańcucha rozrządu oraz zastosowanie olejowej pompy drenującej. Rozwiązanie to używane zwykle w silnikach o wysokich osiągach obniża ciśnienie wewnętrzne w silniku, zmniejsza zawirowania oleju, redukuje straty pompowania oraz tarcie wewnątrz pompy.
Wałek wyrównoważający dodatkowo redukuje wibracje i przyczynia się do płynnej i wolnej od drgań jazdy. Automatyczne sprzęgło odśrodkowe współpracuje z przekładnią V-Matic (z przełożeniami dobranymi pod kątem szybkiej reakcji przy niskich prędkościach obrotowych i dobrych przyspieszeń) oraz z napędem pasowym.
Silnik ADV350 został wyposażony w system kontroli momentu obrotowego Honda Selectable Torque Control (HSTC). System wykrywa różnicę prędkości między kołem przednim i tylnym, oblicza stopień uślizgu, a następnie kontroluje moment obrotowy silnika poprzez sterowanie wtryskiem paliwa, aby odzyskać przyczepność tylnego koła. System HSTC można włączać i wyłączać za pomocą przełącznika umieszczonego po lewej stronie kierownicy. Wskaźnik "TC" na wyświetlaczu miga, gdy system pracuje nad odzyskaniem przyczepności.
Poza zaktualizowanymi ustawieniami ECU zmieniono wewnętrzną budowę tłumika (a także jego zewnętrzną osłonę ochronną) ulepszono katalizator i dodano czujnik O2, aby zapewnić zgodność również z przyszłymi normami czystości spalin. Zużycie paliwa wynosi zaledwie 3,5 l/100km (tryb testowy WMTC), co przy pojemności zbiornika paliwa wynoszącej 11,7 litra daje potencjalny zasięg ponad 330 km.