Pod kapotu BMW Z4 M mnichovská automobilka zvolila upravený šestiválec z BMW M3 o objemu 3,2 litru. Tento motor byl pětkrát po sobě zvolen nejlepší pohonnou jednotkou ve své třídě.  Disponuje výkonem 252 kW při 7900 otáčkách za minutu a maximálním točivým momentem 365 Nm při 4900 ot./min.

Dvoumístný roadster s ním z nuly na stovku vystřelí za pět sekund. Maximální rychlost je elektronicky omezena na 250 km/hod. V nabídce zůstanou i jednotky 2,5si a 3,0si s výkony 160 a 195 kW.

Uveden bude na lednové přehlídce v americkém Detroitu. To už bude nástupce Z3 M z roku 1997, kterého se prodalo na 150 tisíc, netrpělivě očekáván motoristy na celém světě. S výkonnými jednotkami je vůz vybaven i upraveným brzdovým systémem, který vyvýjela sportovní divize BMW a k vidění byl v M3 CSL.

Kapacita zavazadlového prostoru je při otevřené střeše 240 litrů, což podle výrobce úplně postačuje pro dvě golfové sady. Při zatažené střeše se objem kufru zvětší o 20 litrů.