BMW X 5 M і X 6 M в стандартному виконанні укомплектували 4,4 літровим V8 з подвійним турбонаддувом. Працює він разом із системою повного приводу з активним диференціалом (але без дрифт-режиму) і 8-ступінчастим автоматом M Steptronic. Агрегат розвиває 600 к.с. і 750 Нм крутного моменту, тобто по віддачі ідентичний тому мотору, що встановлюється на суперседан BMW M 5.
Надбавка в 25 к. с. в порівнянні з кросоверами попереднього покоління дозволяє новинкам прискорюватися до 100 км/год за 3,9 секунди (на 0,3 с швидше, ніж раніше); максимальна швидкість залишилася незмінною — 250 км/год. Втім, установка опціонального пакету M Driver ‘ s Package зрушить обмежувач до 290 км/год.
BMW X 5 M Competition і X 6 M Competition цілком очікувано на 25 к.с . потужніше при тих же показниках крутного моменту. Відповідно, час розгону до 100 км/год у таких кросоверів скорочується до 3,8 секунди.
У позашляховиках встановлена удосконалена підвіска: в стандартну комплектацію увійшли адаптивні М-амортизатори з активним заднім стабілізатором і трьома режимами роботи — Comfort, Sport і Sport +. BMW X 5 M і X 6 M комплектуються оригінальними 21-дюймовими колесами, а для версій Competition доступні 22-дюймові на задній осі. За ними встановлені потужні М-гальма з 395-міліметровими дисками і шестипоршневими супортами на передній осі і 380-міліметровими на задній.
До фірмового аеродинамічного пакету входять оптимізовані з точки зору опору повітрю бічні дзеркала та нові радіаторні гратами, причому для варіантів Competition передбачені ще й додаткові чорні акценти по кузову. Кроссоверам перенастроїли штатну » чотирьохствольну » випускну систему, щоб її звучання більше відповідала статусу, причому 625-сильні X 5 і X 6 за замовчуванням оснащуються альтернативним вихлопом M Sport , а для 600-сильних він доступний в якості опції.
В інтер’єрі з’явилися спортивні крісла, М-кермо з шкіряною обробкою, алюмінієві або карбонові вставки, додаткове підсвічування і оригінальний джойстик коробки передач. У список оснащення також увійшла остання версія фірмової мультимедійної системи з 12,3-дюймовим монітором і цифрова панель приладів.