На мотоциклы Honda CB400SF установлен четырехиилиндровый четырехтактный двигатель объемом 399 см3 модификации NC23E. Мощность двигателя составляет 53 л. с. при 11000 мин-1, крутящий момент 37 Нм при 10000 мин-1. Двигатель рассчитан на использование бензина с октановым числом не ниже 95. Расположение цилиндров - рядное, с принудительным водяным охлаждением. Двигатель сблокирован в картере с коробкой передач, сцеплением и генератором.
В двигателе применена система газораспределения типа DOHC, с четырьмя клапанами на цилиндр и двумя распределительными валами, расположенными в головке блока и приводящимися в действие цепью от шестерни средней шейки коленчатого вала. Распределительные валы вращаются на подшипниках скольжения.
Коленчатый вал двигателя составной, неразборный, ход поршня составляет 42 мм, диаметр цилиндров - 55 мм, степень сжатия 11,3. Цилиндры отлиты из алюминиевого сплава с запрессованными в них чугунными гильзами. Головки цилиндров также изготовлены из алюминиевого сплава методом литья с последующей механической обработкой.
Поршни отлиты под давлением и имеют по два компрессионных и по одному маслосъемному кольцу.
В двигателе используется комбинированная система смазки. Часть деталей (стенки цилиндров, кулачки распределительного вала, поршневые пальцы) смазываются разбрызгиванием или масляным туманом. Пары трения, требующие постоянного наличия большого количества масла (шейки коленчатого и распределительных валов), смазываются маслом, поступающим из маслонасоса под давлением. Масляный насос трохоидного типа приводится отдельной цепной передачей от первичного вала коробки передач. Так как масло выносит с собой продукты износа деталей двигателя, прежде чем снова попасть из поддона картера к парам трения, оно прокачивается через бумажный полнопоточный масляный фильтр, расположенный в передней части картера.
Система питания двигателя включает в себя воздушный фильтр с бумажным сменным фильтрующим элементом и четыре карбюратора постоянного разрежения Keihin VP22, по одному на каждый цилиндр.
В едином с двигателем картере также находятся корзина сцепления («многодисковое» сцепление в масляной ванне) с шестью фрикционными дисками. Коробка передач двухвальная, шестиступенчатая, с включением первой передачи вниз от «нейтрали», остальные передачи последовательно включаются поворотом педали вверх.