Về sức mạnh, BMW M 1000 RR được trang bị động cơ 4 xy-lanh thẳng hàng tương tự S 1000 RR, nhưng mẫu siêu môtô có công suất 212 mã lực tại vòng tua 14.500 vòng/phút, mô-men xoắn 113 Nm tại vòng tua 11.000 vòng/phút. Trong khi ở bản thường, xe chỉ có công suất tối đa 207 mã lực ở vòng tua 13.500 vòng/phút.
BMW Motorrad còn trang bị cho mẫu xe này piston 2 vòng của hãng Mahle, van làm bằng titanium và thanh truyền titan của hãng Pankl giúp BMW M 1000 RR có vòng tua máy tối đa lên tới 15.100 vòng/phút.
Mặc dù là chiếc xe được cải tiến sức mạnh để có thể lăn bánh trên những đường đua, tuy nhiên BMW M 1000 RR vẫn rất nhẹ nhàng trên đường phố nhờ công nghệ van biến thiên Shiftcam của BMW Motorrad giúp M 1000 RR vận hành trơn tru ở dải vòng tua thấp.
Ngoại hình của chiếc xe có một số chi tiết được làm bằng sợi carbon như mâm xe, cánh gió. Ống xả titan nhẹ hơn 3.6 kg so với ống xả trên mẫu S 1000 RR.
