הספק המנוע, יעילותו ויכולותיו המרשימות נולדו הודות לניסיון הרב של סדנת ב.מ.וו  בעולם המרוצים, על-ידי שימוש ברכיבים מיוחדים שפותחו כדי לספק ביצועים מקסימליים. בלוק מנוע במבנה סגור ללא שרוולי צילינדרים מעניק לו חוזק גבוה במיוחד, המאפשר למנוע לפעול בלחצי בערה גבוהים כדי לשפר את ההספק. ציפוי מתכתי ה"מותז" בחלל  הצילינדרים, מפחית למינימום את מקדם החיכוך ומסייע בעמידות ובהפחתת המשקל.  מכלול גל הארכובה מיוצר מסגסוגת ייחודית של מתכות קלות משקל. בנוסף, גל הארכובה עבר תהליך חישול אשר תורם לקשיחות ולעמידות יוצאת דופן בפני עיוותים. מאפיינים אלו סללו את הדרך לפיתוח הספק מרשים ומומנט אדיר. נוסף על כך, חלקים מסוימים בראש המנוע מיוצרים בטכנולוגיית הדפסה תלת-ממדית, תהליך המאפשר יצירת חלקי מנוע עם מורכבות מבנית גבוהה, תוך שימוש במינימום חומר, לטובת הפחתת משקל ראש המנוע.

המנועים החדשים כוללים פיתוחים מרשימים אשר מגיעים גם הם ישירות ממסלולי המרוצים כגון מערכת משאבת שמן, משאבת מים חשמלית, מצננים אופקיים ומערכת פליטה ייחודית עם שסתומים אלקטרוניים המספקת צליל עשיר. משאבת שמן המנוע למשל, שמשקלה הופחת, כוללת שני תאים נפרדים ותעלת שאיבה אינטגרלית. שלב יניקה נוסף מאפשר למשאבת השמן לשאוב את השמן דרך תא קטן יותר כאשר דרישות הסיכוך עולות. הדבר מבטיח אספקת שמן יעילה בכל שלב, גם במקרים שבהם הכוחות שפועלים על הרכב (התאוצה האורכית והצידית) גבוהים במיוחד.

תיבת הילוכים M-Steptronic  בעלת 8 הילוכים ו-Drivelogic, כוילה בקפידה למאפייני המנוע כדי לספק העברות הילוכים ספורטיביות במיוחד. תיבת ההילוכים מורידה הילוכים בעת בלימה בכניסה מהירה לפניות; המצערת האלקטרונית יודעת להתאים את מהירות המנוע לזו של תיבת ההילוכים ("גז ביניים"). מערך המתלים ADAPTIVE M SUSPENSION: חלוקת משקל מושלמת של 50-50, תכנון שונה לשלדה לטובת קשיחות מוגברת בכל נקודות המפתח. שימוש נרחב בסגסוגת אלומיניום לטובת הנמכת מרכז הכובד ושימור הקשיחות המבנית בזמן עומס.

הסרנים – הקדמי והאחורי הורחבו ותוכננו מחדש, כשמטרת העל היא נוחות נסיעה מקסימלית ביום-יום, עם היכולת להפוך למכונית מסלול חדה כתער – בלחיצת כפתור. עוד נעשה שימוש ברכיבי מתלה ייעודיים שתוכננו לדגם כגון בולמי זעזועים אלקטרו-מגנטיים-אדפטיביים, קפיצים ומוטות מייצבים אשר הותאמו וכוילו ברמה הגבוהה ביותר, על מסלולי המרוצים (מיראמס-צרפת, נורבורגרינג-גרמניה), בשילוב דגם ה-M4 GT3 של קבוצת המרוצים BMW-M אשר מתחרה בסבב העולמי למרוצי סיבולת.

מערכת היגוי M Servotronic עם תגבור משתנה מאפשרת את העברת מומנט ההיגוי המדויק בכל מצב באמצעות משוב מדויק ועדין מגלגל ההגה המשפר את יכולות הפנייה, כמו גם ביצוע פעולות תמרון וחניה במהירויות נמוכות וללא כל מאמץ. מערכת בלימה אינטגרלית עם אפשרות לשינוי תחושת הדוושה. קליפרים קבועים עם 6 בוכנות וצלחות בלמים במשקל נמוך (רוטורים מאווררים ומחוררים) בקוטר 380 מ"מ מלפנים ובקוטר של 370 מ"מ מאחור – קליפרים צפים עם בוכנה אחת (כולל בלם חניה) .. הקליפרים מגיעים עם לוגו M כאשר ניתן לבחור בגימור בצבע שחור או אדום. חישוקי סגסוגת קלה M בקוטר גדול יותר בסרן האחורי.

מערכת ה-M Drift Analyzer יודעת לתעד את פעולות הנהג ולנתח את יכולתו לנהוג במכונית בפניות בצורה דינמית קיצונית ובמצבי היגוי יתר (דריפטינג). מערכת זו מתעדת את משך זמן הפעולה, את הקו ואת זווית ההחלקה האחרונה של הנהג (דריפט). מפורטת בעזרת אפליקציית BMW M Laptimer במכשיר הנייד שלו (Apple iPhone) ולשתף נתונים נבחרים באופן מקוון.

מערכת הפליטה פולטת צליל מרגש המדגיש את האופי הספורטיבי של המנוע ואת העברת הכוח הלינארית, והוא יוצר קשר ישיר בין המנוע והנהג. בחירה במצב SPORT או SPORT+‎ בעזרת הלחצן המתאים בקונסולה המרכזית גורמת לשינוי צליל מערכת הפליטה ולהתאמתו ליכולות הדינמיות של מערכת העברת הכוח.

פרט ליכולת הספורטיבית העילאית, הנשענת על יכולות ההתאמה האישית של כל מערכות הרכב השונות לדרישות הנהג, נשארים דגמי ה-M נאמנים למקורות הדגמים עליהם הם מבוססים, ומציעים תא נוסעים יוקרתי מרווח ומפנק, ורמות אבזור וטכנולוגיה גבוהות במיוחד.