Ne glede na zunanjo podobo je pod motornim pokrovom v vsakem primeru 4,4-litrski prisilno polnjen TwinTurbo V8, ki zmore največjo moč 441 kW (600 KM) in 750 Nm največjega navora. Pogonski agregat je povezan z osemstopenjskim samodejnim M Steptronic menjalnikom, ki moč in navor pošilja na vsa štiri kolesa. 

Vse skupaj zadošča, da X5 M in X6 M do stotice pospešita v 3,9 sekunde in dosežeta elektronsko omejeno najvišjo hitrost 250 km/h, z opcijskim Driver's Package paketom pa je najvišja hitrost 290 km/h. Za bolj zahtevne so pri BMW-ju pripravili tudi paket Competition, ki k obstoječi konjenici doda še 25 vrancev, pri čemer končna hitrost ostaja nespremenjena. 

Tako BMW X5 M kot X6 M sta opremljena s prilagodljivim vzmetenjem, posebej zanju prikrojenim krmilnim mehanizmom, dodatne ojačitve pa so v Münchnu namenili tudi sami šasiji. Športnim sposobnostim so prilagodili tudi zavore, seveda pa ne gre brez zunanjih olepšav, športnega izpuha s štiricevnim zaključkom in 21-palčnih litih platišč spredaj ter 22-palčnih na zadnji osi.

Notranjost je bogatejša za usnjen M-volanski obroč in športne sedeže, odete v usnje, celostno podobo pa dopolnjujejo elementi iz aluminija in karbona.