В 2002 году Honda представила глубоко модернизированную версию - VTR1000 SP2. Основные изменения коснулись системы впрыска: новые 62-мм дроссельные заслонки и 12-струйные форсунки (вместо 4-струйных) значительно улучшили отклик на газ и устранили резкость, свойственную SP1. Мощность выросла ориентировочно на 4 л.с., пиковые значения сохранились на уровне 136 л.с. при 9500 об/мин.
Шасси получило усиленный маятник (аналогичный гоночному kit-варианту), увеличение колёсной базы с 1410 до 1420 мм, уменьшение угла наклона вилки с 24,5 до 23,5 градусов и следа до 94,6 мм. Каждый радиатор получил собственный вентилятор для борьбы с перегревом. Сухой вес снизился до 194 кг.
В 2004 году вышла специальная версия Nicky Hayden Edition с щёточным алюминиевым маятником, деколь-китом и белыми номерными табличками. В 2005 году модель получила чёрно-серую цветовую схему. Производство завершилось в 2006 году.