Le modèle XS2 qui succède à la XS1 (première série de XS650 vendues en France), présente des progrès non négligeables. Les suspensions évoluent avec des amortisseurs arrières à ressorts apparents et une fourche avant plus légère de type Ceriani. LA XS2 profite également d’un frein à disque avant à étrier double piston, une technologie encore rare à cette époque et que Yamaha explique avec moult détails techniques sur son catalogue de présentation. L’autre nouveauté concerne la mise en route avec un nouveau « dispositif démarreur automatique-levier décompresseur combinés » qui permet de démarrer « comme l’éclair. Tirez le levier et mettez le moteur en marche. Le décompresseur est coupé automatiquement lorsque le moteur atteint un régime suffisant. » A noter que cette XS2 existe également en version Europa, reprenant les couleurs de la 125 AS3 du même nom.
| Moteur | bicylindre parrallèle, 4-temps, 4 soupapes, simple ACT |
| Cylindrée | 653 cm3 |
| Alésage x course | 75 x 74 mm |
| Taux de compression | 8,47 à 1 |
| Puissance maxi | 53 ch à 7 000 tr/min |
| Couple maxi | 5,5 mkg à 6 000 tr/min |
| Lubrification | barbotage + pompe trochoïde |
| Alimentation | deux carburateurs Solex |
| Boîte de vitesse | 5 rapports |
| Transmission secondaire | par chaîne |
| Démarrage | électrique avec décompresseur ou kick |
| Cadre | double berdeau tubulaire en acier |
| Suspension avant | fourche téléhydraulique de type Ceriani |
| Suspension arrière | deux amortisseurs à ressort |
| Frein avant | simple disque à étrier double piston |
| Frein arrière | tambour simple came |
| Longueur totale | 2 175 mm |
| Largeur totale | 905 mm |
| Hauteur totale | 1 165 mm |
| Empattement | 1 410 mm |
| Garde au sol | 150 mm |
| Pneu avant | 3.50-19-4PR |
| Pneu arrière | 4.00-18-4PR |
| Réservoir d’essence | 12,5 litres |
| Réservoir d’huile | 2,5 litres |
| Poids à sec | 194 kg |
