A BMW a 4,4 literes, biturbó V8-as továbbfejlesztett változatát építi az új M5-ösbe, méghozzá 600 lóerővel és 750 Nm-es nyomatékkal. Ekkora teljesítmény útra viteléhez értelemszerűen az összkerékhajtás a kézenfekvő, de a BMW bevetett egy kis trükköt.

Az M xDrive rendszer középpontjában egy elektronikusan vezérelt többtárcsás tengelykapcsolóval dolgozó osztómű áll, amely 0 és 100% közötti arányban képes elosztani a nyomatékot a tengelyek között. Az alapbeállítás mellett létezik egy 4WD Sport üzemmód is, mely engedi a kontrollált hátsókerék-kipörgést, illetve van 2WD program is. Utóbbi lekapcsolja az első hajtást és tisztán hátsókerekessé válik az M5-ös! Fontos változás, hogy a BMW elbúcsúzott a hétgangos, duplakuplungos sebességváltótól, és a ZF nyolcfokozatú, hagyományos automatája mellett tette le a garast. A 0-100-as sprint mindössze 3,4 másodpercet vesz igénybe, vagyis pontosan egy szekundummal múlja alul az elődöt.