ה-X5 M ו-X6 M זוכים שניהם לעדכוני עיצוב קלים, לטובת מראה שרירי וספורטיבי, ויוצעו בין היתר עם חישוקי "21 מלפנים ו-"22 מאחור בגרסת הקומפטישן (אופציה בתוספת תשלום בגרסת ה-M הרגילה). בתא הנוסעים תמצאו לוח מחוונים דיגיטלי בעל תפריטים ייחודיים לגרסאות M, גלגל הגה עם בורר מצבי M (שני מצבי כיול לתכנות לפי העדפת הנהג), מושבי ספורט מהודרים ושפע אבזור מקטלוג האופציות של רכבי הפנאי.
אבל גולת הכותרת היא כמובן יחידת הכוח - במקרה של דגמי ה-M מדובר במנוע V8 בנזין בנפח 4.4 ליטר, שמפיק 600 כ"ס ב-6,000 סל"ד ו-76.4 קג"מ בין 1,800 ל-5,600 סל"ד בסיוע צמד מגדשי טורבו. גרסת הקומפטישן מעלה את ההספק ל-625 כ"ס באותו סל"ד (ללא שינוי במומנט).
ה-X5 M ו-X6 M מצוידים בתיבת שמונה הילוכים אוטומטית והנעה כפולה. הם מאיצים מעמידה ל-100 קמ"ש בתוך 3.9 שניות (3.8 בקומפטישן) ולמהירות מרבית מוגבלת אלקטרונית של 250 קמ"ש. ב.מ.וו תציע את "ערכת הנהג של M", שכוללת העלאת הגבלת המהירות ל-290 קמ"ש. תצרוכת הדלק בכל הגרסאות עומדת על כשמונה ק"מ לליטר בממוצע בתנאי מעבדה.
מלבד הכוח והעיצוב, לגרסאות ה-M גם מתלים ספורטיביים, בלמים משודרגים מחומרים מרוכבים, דיפרנציאל M מוגבל החלקה וכיול ייחודי להיגוי - כל זאת לטובת חווית נהיגה שכויילה לפי ב.מ.וו גם על גבי מסלול הנורבורגרינג.
מחברת דלק מוטורס, יבואנית ב.מ.וו, נמסר כי שיווק גרסאות ה-M יחל במהלך 2020. מב.מ.וו נמסר כי השקת הדגם תתקיים בארה"ב בתערוכת לוס אנג'לס בנובמבר הקרוב. שיווק דגמי הקומפטישן יחל מאוחר יותר, באפריל 2020.