Третье поколение CBR1100XX дебютировало в 2001 году и выпускалось до 2007 года. Главные изменения: новая цифровая приборная панель с ЖК-дисплеями (одометр, два трипметра, уровень топлива, температура, часы), каталитический нейтрализатор в глушителе, лямбда-зонд в выпускном коллекторе, более высокое ветровое стекло (на 3.5 см длиннее), новые свечи зажигания IMR9C-9H иридиевые, новый регулятор давления топлива (50 psi вместо 43 psi), более мощный генератор.
Из-за установки каталитического нейтрализатора заявленная мощность для европейских версий была снижена до 152 л.с. при 9500 об/мин, крутящий момент - 119 Нм при 7250 об/мин. Американские версии (49 штатов) сохранили мощность около 164 л.с. В 2002 году рама получила матово-черное покрытие. В 2003 году с правого пульта управления убрали выключатель света фар (свет стал включаться автоматически при повороте ключа зажигания). В 2005 году объем бака уменьшен до 23 литров.
В США продажи CBR1100XX завершились в 2003 году, в Европе и других рынках модель продавалась до 2007 года. Последние экземпляры были проданы в 2008-2009 годах.