Mide 4,47 metros de longitud, 1,85 m de anchura y 1,41 m de altura (son 3,6, 8,0 y 0,8 centímetros más respectivamente que el Serie 2 Coupé, ficha comparativa). 

El motor tiene seis cilindros, 3,0 litros de cilindrada y un turbocompresor. Da la potencia máxima a 6500 rpm. Este motor es una variante del que tiene el X4 M40i, si bien en este modelo da 10 CV menos, 360 CV. Tiene inyección directa de carburante y un turbocompresor de doble entrada (que va colocado en el colector de escape para reducir el tiempo necesario para su calentamiento), distribución variable «doble-VANOS» (que modifica el momento de apertura de las válvulas, tanto en admisión como en escape, en función del régimen del motor) y Valvetronic (cuya función es regular la cantidad de aire que pasa a la cámara de combustión sin necesidad de mariposa). Los pistones y los cojinetes del cigüeñal son los mismos que tienen el BMW M3 y M4. Tiene un cárter de aceite pensado para limitar el movimiento del lubricante en momentos de fuerte aceleración lateral; también ha sido mejorado el sistema de aspiración del aceite, con una bomba adicional que tiene el objetivo de «transportar el aceite hacia la parte posterior del cárter cuando el piloto frena con fuerza».

En el eje posterior hay un diferencial cuyo elemento de bloqueo es un embrague multidisco controlado electrónicamente. Este embrague puede estar abierto (con lo cual las dos ruedas traseras giran libremente), cerrado (con lo cual el giro de las ruedas posteriores sería solidario) o en cualquier posición intermedia. El objetivo de este diferencial activo es mejorar la capacidad de tracción. Su mayor o menor grado de bloqueo depende de la posición de la dirección, del acelerador, de la presión sobre el freno, de la fuerza que está realizando el motor, de la velocidad de las ruedas y del sensor de guiñada.

Hay un programa del control de estabilidad, denominado M Dynamic Mode, que permite un cierto deslizamiento de las ruedas posteriores gracias a que el control de tracción entra en funcionamiento más tarde de lo normal.

Los ejes y los subchasis están derivados de los que tienen el M3 y el M4. Las llantas son de 19 pulgadas de diámetro y están fabricadas con aluminio forjado. Los neumáticos delanteros miden 245/35 y los posteriores 265/35. Los frenos llevan pinzas fijas, de seis pistones las delanteras y cuatro las posteriores. Los discos están fabricados en aluminio (la pieza que va unida a la rueda) y en fundición gris (la superficie de frenado), solución que BMW utiliza para ahorrar peso. BMW no da la opción de tener discos de freno de material cerámico, opción que sí está disponible para el M3 y M4.