Новинка состоит в техническом родстве с кроссовером XM. Под капотом — 4,4-литровый V8 с двойным турбонаддувом и один электромотор, интегрированный с восьмиступенчатой коробкой передач. Общая отдача силовой установки составляет 717 лошадиных сил и 1000 ньютон-метров, что немного меньше, чем в XM Label. Бензиновый двигатель развивает 585 л.с., а еще 197 л.с. приходятся на электродвигатель. Привод — полный, задний дифференциал — с управляемым вектором тяги. Новый M5 может разогнаться с нуля до 100 км/ч за 3,5 секунды. Максимальная скорость у стандартной версии ограничена 250 км/ч, но с пакетом M Driver’s Package она возрастает до 305 км/ч. Тяговая батарея тут меньше, чем у XM, — 14,8 кВт⋅ч. В чисто электрическом режиме спортседан способен проехать 67−69 км по циклу WLTP. Спереди на M5 шестипоршневые суппорты на 410-миллиметровых дисках, а сзади — однопоршневые плавающие суппорты на 400-миллиметровых дисках. Опционально можно заказать карбон-керамические тормоза с 420-миллиметровыми дискам