Под капотом нового BMW M5 установлен недавно доработанный вариант 4,4-литрового V8 с двойным турбонаддувом, который развивает 600 л.с. и 553 Нм крутящего момента. Если сравнить с M5 F10, который имеет более старый вариант 4,4-литрового V8, 575 л.с. и 500 фунт-фут крутящего момента, то новая машина значительно мощнее. В то время как старый M5 F10 использовал семиступенчатую коробку передач BMW с двойным сцеплением, новый M5 F90 использует восьмискоростную автоматическую ZF. Представленная модель M5 Competition имеет 625 л.с. и 553 Нм крутящего момента. Увеличение на 25 л.с. мощности двигателя не влечет за собой увеличение крутящего момента, он остается прежним. Стандартный спринт от 0 до 100 км/час составляет 3,0 секунды