Kawasaki KLX650R (KLX650-A) - чисто внедорожная версия, выпускавшаяся с 1993 по 1995 год для рынков Европы и Северной Америки. Модель была создана для серьёзного бездорожья и эндуро-гонок. В отличие от дорожной версии C, KLX650R оснащалась кикстартером (без электростартера), что позволило снизить вес на 26 кг. Сухой вес составлял всего 127 кг.
Двигатель KLX650R имел более агрессивные фазы газораспределения, модифицированный карбюратор и менее ограниченную выхлопную систему. Мощность составляла 47.6 л.с. (35 кВт) для версий A1, A2 и 50.3 л.с. (37 кВт) для версии A3. Крутящий момент - 52-53 Нм при 5500 об/мин. Топливный бак имел объём всего 8 литров, что было достаточно для эндуро-гонок.
Подвеска KLX650R была более производительной: ход передней вилки 300 мм, задней - 285 мм. Колёсная база составляла 1490 мм. Мотоцикл оснащался 21-дюймовым передним и 18-дюймовым задним колёсами с внедорожными шинами Dunlop D752.