Sous le capot de ces X5M et X6M, ont trouve le V8 biturbo de 4.4 litres de cylindrée développant 555 chevaux et 680 Nm de couple entre 1500 tr/min et 5650 tr/min.
Coté performances, BMW annonce le 0 à 100 km/h en 4,7 secondes et le 0 à 200 km/h en 16,9 secondes.Quant à la vitesse de pointe elle ne fait pas exception puisque elle est limité électroniquement à 250 km/h (275 km/h en option). Grâce au système Efficient Dynamics, ces deux SUV badgés Motorsport de plus de 2,38 tonnes ne consomment que 13,9 l/100 km en cycle mixte et rejettent 325 g/km de CO2.