2015年4月20日に新登場。型式は、EBL-RH07J。
YZF-R25をベースにエンジンをボアアップし（ストロークは同じ）、排気量を320ccにし、出力のセッティングも変更された水冷・直列2気筒エンジンを搭載。YZF-R25と異なりABS仕様のみとなり、タイヤも高速域向けにラジアルタイヤ（R25はバイアスタイヤ）に換装された。車両重量は、169kg。車体色は、3色(ディープパープリッシュブルーメタリックC、ブラックメタリックX、ビビッドレッドカクテル1)。製造は、インドネシア。
2016年2月1日にカラーチェンジ。
車体色は、3色(マットグレーメタリック3、ホワイトメタリック6、ディープパープリッシュブルーメタリックC)。
2017年3月15日にカラーチェンジ。
車体色は、3色(マットブラック2、ホワイトメタリック6、ディープパープリッシュブルーメタリックC)。
2017年9月15日に特別限定「YZF-R3 ABS Movistar Yamaha MotoGP Edition」を300台限定発売。
MotoGPマシン「YZR-M1」のカラーイメージを再現した300台限定モデル。
2018年1月20日にカラーチェンジ。型式は、2BL-RH13J。
車体色は、3色(ディープパープリッシュブルーメタリックC、ブラックメタリックX、ホワイトメタリック6)。
2019年6月10日にマイナーチェンジ。
新形状のフロントフェアリング＆スクリーン、新デザインの燃料タンク＆タンクカバー、倒立式フロントサス、視認性の高いフル液晶メーター、LEDヘッドランプ、ラジアルタイヤの採用などが行われた。車体色は、3色(ディープパープリッシュブルーメタリックC、マットブラック 2、マットディープレッドメタリック)。
2019年10月20日に「YZF-R3 ABS Monster Energy Yamaha MotoGP Edition」を発売。
スタンダードモデルをベースに「YZR-M1」をイメージさせるモンスターエナジーヤマハのグラフィックとカラーリング。ゴールドカラーの音叉エンブレム。ゴールドカラーの前後ブレーキキャリパー。イエロースプリングの専用リアサスペンションなどを採用。車体色は、1色(ブラックメタリック12)。
2020年2月14日に「YZF-R3 ABS」をカラーチェンジ。
車体色は、一新された3色(マットシルバー1、ディープパープリッシュブルーメタリックC、マットブラック2)。

2021年1月15日に「YZF-R3 ABS」をカラーチェンジ。
車体色は、3色(シアンメタリック6（新色）、マットダークグレーメタリック8（新色）、ディープパープリッシュブルーメタリックC)。
2022年6月15日に「YZF-R3 ABS WGP 60th Anniversary」を発売。型式は、8BL-RH21J。
ヤマハによるWGP参戦60周年を記念した特別カラーモデルを240台限定で発売。1980年のレーシングマシン「YZR500」をモチーフとしたグラフィックとカラーリング（シルキーホワイト）を採用。また、エンジンが平成32年排ガス規制に対応し、LED式の前後ウインカーを採用。オプションには、クイックシフターが用意された。
YZF-R3の「型式 2BL-RH13J」と「型式 8BL-RH21J」の違いの比較は、こちら。
2023年5月10日に「YZF-R3 ABS」にカラーチェンジ。
車体色は、3色(ダークブルーイッシュパープルメタリック3(新色)、ディープパープリッシュブルーメタリックC(新色)、ブラックメタリック12(新色))。
2025年4月24日に「YZF-R3 ABS」をマイナーチェンジ。型式は、8BL-RH25J。
2025年モデルの主な変更点は、�@YZF-RシリーズのDNAを継承・進化させたスタイリッシュなボディデザイン、�Aレバー操作荷重を低減し、シフトダウン時に穏やかな車体挙動をもたらすA&S(アシスト&スリッパー)クラッチの採用、�Bスマートフォン用専用アプリ「YAMAHA Motorcycle Connect(Y-Connect)」への対応やUSB Type-A端子対応ソケットなど利便性を高める装備、�Cシート幅・サイドカバーをスリム化し、足付き性を向上、�Dメカニカル感を強調するクリスタルグラファイト塗色のエンジン外装など。車体色は、3色(ディープパープリッシュブルーメタリックC、マットダークグレーメタリック8、マットイエローイッシュホワイトパール1)。

YZF-R3の中古車価格と買取相場