宝马X5 M是宝马M家族扩展到全轮驱动车型。它集宝马xDrive智能全轮驱动系统和动态驱动力分配系统（Dynamic Performance Control）于一身，同时具备经典宝马M高性能汽车所特有的动力强劲、驾控敏捷、车辆回馈清晰等特定要求和优越品质。 宝马X5 M采用4.4升V8高性能动力单元，输出功率可达408千瓦/555马力，由静止加速至100公里/小时仅需4.7秒。这个数据，较Cayenne Turbo S的提速时间快了0.1秒，较ML63 AMG的数据快了0.3秒。秉承宝马EfficientDynamics（高效动力）策略传统，新车型按欧盟标准测试循环的平均油耗达到13.9升/公里的新标准。

宝马X5 M装备的新型M双涡轮发动机是世界上款采用两排汽缸间的环绕式共用排气歧管以及双涡流双涡轮技术的发动机，也是宝马公司引以为豪的专利技术。废气涡轮增压器连同三元催化转换器一起位于两排气缸之间的V形部分，既保持了宝马M迅捷、灵敏的特色，还有利于确保全时扭矩恒定条件下的动力线性增长。发动机在1500–5650转/分的转速范围内可持续稳定地提供680N·s的扭矩。 

  专为宝马X5 M研发的悬架搭配双横向摆臂前桥和整体式IV后桥，实现了M车型特有的弹性运动学特性。两款车型的后桥都标配有可自动调平的空气悬挂、电子控制阻尼减震器（EDC）和可主动干预车辆侧倾的自适应型驱动系统。

宝马X6 M采用了全新V8高性能动力单元，其出色的性能特点与相应车型的非凡品质完美匹配。发动机排量为4.4L，在转速为5750-6000转/分时输出功率可达408千瓦/555马力。这款新型的M双涡轮发动机是世界上款采用两排气缸共用的环包式排气歧管以及双涡流双涡轮技术的发动机。

宝马X6 M车型配有6挡M运动型自动变速箱，换挡动态性能更加优化，换挡更为舒适，确保了运动性的驾驶风格。通过短暂中断燃油喷射和点火实现创新的扭矩减少概念，从而确保了极短的换挡时间。驾驶员不仅可以选择使用电子选挡杆进行换挡，而且如果他愿意，还可以通过BMW M特有的方向盘铝制换挡拨片进行换挡。