Coté motorisation, le six cylindres de 3246 cm³ d'une puissance de 343 ch à 7900 tr/min et 365 Nm à 4900 tr/min est reprit de la M3.
Les performances annoncée sont à la hauteur : Avec un poids de 1 406 kg, le rapport poids/puissance atteint seulement 4,1 kg/ch, le 0 à 100 km/h est abattu en 5,0s et la vitesse maximale est bridée électroniquement à 250 km/h.
Vu les performances de la bête, il est possible de convertir le couple aux roues arrières. Cette Z4 M s'equipe donc du différentiel arrière M, du différentiel autoblocant électrohydraulique de la M3 (meilleur stabilité en virage en traction) et la boîte mécanique à six rapports avec débattements courts. Le roadster Z4 M est également doté de , connu de la M3.
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