Dibekali mesin berbasiskan versi RR yakni 4 silinder segaris berpendingin cairan, dipadukan teknologi BMW ShiftCam. Bobot kotor pun hanya 192 kg.
Konfigurasi tersebut untuk memvariasikan waktu buka dan tutup katup yang telah dimodifikasi sedemikian rupa secara komprehensif ke arah mesin balap.
Hasilnya, tenaga yang dikeluarkan mencapai 212 Hp dan torsi 113 Nm.
Secara teknis, mesin M 1000 RR memiliki optimisasi yang ekstensif seperti piston baru 2-ring baru lansiran Mahle, ruang bakar disesuaikan, kompresi ditingkatkan menjadi 13,5, dan connecting rods berbahan titanium yang lebih panjang dan ringan.
Selain itu, rocker arm lebih ramping dan ringan, port intake dirancang dengan geometri saluran baru, serta optimalisasi pada camshaft dan area intake. Sistem knalpot ringan terbuat dari titanium.
Secara keseluruhan, mesin BMW M 1000 RR baru lebih bertenaga dibandingkan power train RR di rentang 6.000 rpm – 15.100 rpm.