Hai mẫu X5 M và X6 M mới sẽ được trang bị động cơ V8 4.4L tăng áp kép tương tự như một số dòng M khác của BMW. Công suất từ động cơ này là khoảng 567 mã lực và mô-men xoắn là 750 Nm, tăng thêm 12 mã lực và 72 Nm so với phiên bản đời trước. Mô-men xoắn cực đại có thể được tạo ra ở dải vòng tua rất thấp, khoảng 2.200 vòng/phút, cho phép xe tăng tốc từ 0-100 km/h chỉ trong vòng 4 giây và giống hầu hết các mẫu xe BMW khác, X5 M và X6 M 2015 cũng sẽ được giới hạn tốc độ ở 250 km/h.
Hệ thống dẫn động 4 bánh BMW xDrive là trang bị tiêu chuẩn, tuy nhiên trên các dòng M thì hệ thống điều khiển điện tử trên xe sẽ chủ động phân phối lực kéo đến từng bánh tuỳ theo điều kiện đường xá. 100% lực kéo hoàn toàn có thể phân phối đến trục sau và tương tự như vậy đối với trục trước.
Tương tự như các dòng M khác, những đặc điểm nhận diện cho BMW X5 M và X6 M 2015 là những lỗ hút khí lớn ở phần mũi xe, phần gương chiếu hậu cũng có hình dáng khí động học hơn, đầu ống xả mạnh mẽ.
Bên trong, các kỹ sư cũng mang đến nhiều nâng cấp bao gồm bảng điều khiển trung tâm, tay lái bọc da, cần số phủ nhôm và có các lẫy chuyển số. Ngoài ra còn có các gói tuỳ chọn đặc biệt cho những mẫu xe thuộc dòng M như nội thất bọc da Merino toàn bộ và 2 màu sơn đặc biệt gồm Long Beach Blue Metallic (xanh dương ánh kim) và Donington Gray Metallic (xám ánh kim).
BMW X5 M và X6 M thế hệ mới sẽ được bán ra tại thị trường Mỹ vào đầu năm sau với mức giá khởi điểm cho X5 M là 99.650 USD và cho X6 M là 103.050 USD, giá trên đã bao gồm phí vận chuyển 950 USD.
