Третье поколение KLR650 дебютировало в 2022 году после трёхлетнего перерыва. Главное изменение - замена карбюратора на электронный впрыск топлива (DFI) с 40-мм дроссельной заслонкой. Мотоцикл получил опциональную ABS, светодиодную фару, полностью цифровую приборную панель с указателем уровня топлива.
Рама была усилена, подрамник стал интегрированным (несъёмным). Маятник удлинился на 30 мм, колёсная база выросла до 1540 мм. Передний тормозной диск увеличен с 280 до 300 мм. Появилось регулируемое ветровое стекло с двумя положениями.
В 2023 году добавилась версия KLR650S с пониженной подвеской и высотой по седлу 815 мм (против 870 мм у стандартной версии). Доступны модификации: базовая, Traveler (с верхним кофром) и Adventure (с боковыми кофрами, противотуманными фарами и защитой).