В 2004 году Suzuki GSX-R750 получила серьёзное обновление. Модель K4 оснащалась новым 32-битным блоком управления двигателем (вместо 16-битного), титановыми впускными и выпускными клапанами, многодырчатыми форсунками и новым большим изогнутым радиатором.
Радиальные 4-поршневые тормозные суппорта Tokico установлены впервые. Рама и маятник окрашены в чёрный цвет. Сухой вес снижен до 163 кг - на 3 кг легче предыдущего поколения. Мощность выросла до 148 л.с. при 12800 об/мин.
В 2005 году выпущена юбилейная версия 20th Anniversary Edition с особыми цветами, графикой, синей цепью и памятной табличкой на верхней траверсе.