宝马X5M和亚洲首发的宝马X6M装配的新款M双涡轮增压发动机采用世界首创的连接两排气缸的并联废气歧管和双涡管双涡轮技术，以及HPI高精度直喷系统，排量为4.4升，可输出408千瓦/555马力的功率，最大扭矩达680牛顿米。并联排气管理确保了迅捷的油门反应和线形上升的功率曲线。高精度直喷系统为车辆实现细分市场最高水平的动态性能和最佳效率做出重大贡献。同时得益于包括为达到M汽车的要求专门定制的动态驱动力分配系统加BMW xDrive全轮驱动技术和带自适应型调整装置的高性能悬架，BMW X5 M和BMW X6 M在驾驶动态、牵引力和驾驶稳定性方面提供了全新的独特体验。与发动机匹配的是6挡M系列运动自动变速箱，提供自动模式和手动模式，其中手动模式更是可以提供电脑完全不介入的换挡方式。在起步控制系统和xDrive四驱系统的控制下，新车的百公里加速成绩达到4.5秒，极速250km/h（电子限速）。