Под капотом нового BMW M5 установлен знакомый битурбомотор V8 4.4 с индексом S68 (развитие модели S63). В этот раз он настроен на 585 л.с., что несколько меньше, чем у прежней модели (600 л.с.), хотя крутящий момент остался неизменным — 750 Нм. А в восьмиступенчатый «автомат» встроен синхронный электромотор мощностью 197 л.с., его номинальный крутящий момент — 280 Нм, а пиковый — до 450 Нм. В итоге максимальная отдача всей силовой установки — 727 л.с. и 1000 Нм. Под полом салона установлена литий-ионная тяговая батарея эффективной емкостью 18,6 кВт∙ч. В электрорежиме седан сможет проехать до 69 км и набрать 140 км/ч под фирменный аккомпанемент IconicSounds Electric. Предусмотрена возможность подзарядки от розетки, но только переменным током и мощностью до 7,4 кВт. Сохранена полноприводная трансмиссия M xDrive с муфтой подключения передней оси и активным задним M-дифференциалом. Однако по-прежнему доступен и строго заднеприводный режим, который активируется вместе с отключением системы