Con una carrera de 91 mm y a un régimen máximo de 8.000 rpm, el pistón alcanza una velocidad media de 24,3 m/s²; casi lo mismo que un Fórmula Uno, que gira mucho más deprisa -18.000 rpm- pero tiene un carrera más corta.

Para alcanzar un régimen de giro tan elevado, el motor tiene varias características especiales. Las válvulas tienen muelles dobles y carecen de taqués hidráulicos; tienen pastillas calibradas y necesitan reglaje cada 40.000 km. No se apoyan, por tanto, sobre balancines de rodillos con ajuste hidráulico (como otros BMW), sino sobre unas lenguetas hechas para reducir el rozamiento. Las válvulas de admisión tienen 35 mm de diámetro, las de escape 30,5 y están rellenas de sodio para que se refrigeren mejor. El desplazamiento máximo del árbol de levas de admisión a causa del sistema de distribución variable (VANOS) es 60°, el de escape es 46°.

Los pequeños colectores de admisión independientes, cada uno con una mariposa, están hechos de fibra. El colector de escape tiene seis salidas independientes, todas ellas de la misma longitud, y una contrapresión muy baja, según dice BMW (40 por ciento menos que el del anterior M3).

La lubricación tiene una bomba que genera un máximo de 115 bares y cárter «semiseco». El aceite cae al cárter y de ahí es aspirado a un depósito donde se almacena, para impedir que una fuerte aceleración transversal deje a la bomba sin aceite. Los pistones están refrigerados por chorros de aceite.

Este motor es un 6 por ciento más ligero que el anterior. Del anterior motor sólo se conserva piezas como la junta del cárter, tensor de la correa de distribución, la tapa y la junta posterior del cigüeñal, manómetro de lubricante y termómetro de agua.

Su consumo específico mínimo es muy bajo 235 gramos/kWh; muy poco para el motor de un deportivo. El valor máximo de presión media efectiva es 1.412 kPa, casi al nivel de un turbodiésel; la presión media efectiva a régimen de potencia máxima baja mucho, a 1.179.