Μηχανικά η BMW M5 (F10) φορά τον 4,4-λίτρων twin-turbo V8 κινητήρα, ο οποίος συνδυάζεται με ένα 7-τάχυτο αυτόματο κιβώτιο διπλού συμπλέκτη M DCT, με την ιπποδύναμη του να ανέρχεται στα 560 άλογα με 680 Nm ροπής. Τα 0-100 χλμ/ώρα τα κάνει σε 4,4 δευτερόλεπτα, τα 0-200 χλμ/ώρα σε 13 δευτερόλεπτα με την τελική ταχύτητα να αγγίζει τα 305 χλμ/ώρα, ενώ το βάρος της φτάνει τα 1.870 κιλά.
H προηγούμενη M3 (Ε92), η τελευταία με ατμοσφαιρική “αναπνοή”, κάτω από το καπό διαθέτει έναν 4,0-λιτρο κινητήρα, απόδοσης 420 ίππων στις 8.300 σ.α.λ. και 400 Nm ροπής στις 3.900 σ.α.λ.. Τα 0-100 χλμ/ώρα τα κάνει σε 4,8 δευτ., με την τελική ταχύτητα να περιορίζεται ηλεκτρονικά στα 250 χλμ/ώρα, ενώ το βάρος της φτάνει τα 1.580 κιλά.
Τέλος, ο “άσσος” δεν είναι αυθεντικό M μοντέλο, αλλά M Performance, με την συγκεκριμένη, όμως, να είναι βελτιωμένη από τον οίκο Birds. Από το εργοστάσιο η M135i φορά έναν twin-scroll turbo 6κύλινδρο εν σειρά κινητήρα, 3,0 λίτρων, που αποδίδει 320 άλογα, στις 5.800 σ.α.λ., και 450 Nm ροπής, στις 1.300-4.500 σ.α.λ.. Έχει απόβαρο στα 1.545 κιλά, η δύναμη φτάνει στον πίσω άξονα, μέσα από 8τάχυτο αυτόματο κιβώτιο, μπορεί να φτάσει τα 100 χλμ/ώρα από στάση σε 4,9 δευτερόλεπτα, με την τελική της ταχύτητα να είναι περιορισμένη στα 250 χλμ/ώρα. Στην συγκεκριμένη περίπτωση, όμως, η ιπποδύναμη φτάνει τα 395 άλογα και 570 Nm ροπή.