BMW M4 Competition menggendong mesin bensin 3.0-liter 6-silinder BMW TwinPower Turbo dengan 2 mono-scroll turbochargers, indirect charge air-cooling, Valvetronic, Double-VANOS, High Precision Injection (maksimum 350 bar).
Mesin ini memadukan karakteristik high-revving khas BMW M dengan teknologi BMW M TwinPower Turbo terbaru. Dua turbocharger dengan sistem pendinginan Indirect Charge air-cooling, sistem asupan udara yang mengoptimalkan aliran udara, dan sistem direct-injection.
Jantung pacu tersebut mampu menghasilkan tenaga maksimal 510 hp pada 6.250 rpm dengan red-line di 7.200 rpm dan torsi puncak 650 Nm dari 2.750 hingga 5.500 rpm. Ini dipadukan dengan transmisi otomatis M Steptronic 8-percepatan dengan Drivelogic.