2011款X5最为重要的变化是动力系统的更新，现在的两款自然吸气汽油发动机被两款Turbo发动机所取代。首先是低排量的N55单增压3.0L，最大功率306马力，峰值扭矩400牛顿·米。0-100公里/小时加速时间约6.5秒，与搭载V8发动机的老款X5 xDrive48i加速时间差不多。
新X5的动力系统全部更换为涡轮增压发动机
另一款则是已经在X6、7系以及5系GT等车型上广泛使用的4.4L双涡轮增压发动机，输出407马力/600牛顿·米。0-100公里加速时间只需5.4秒。除了新发动机的使用，汽油机车型还配备了刹车动能回收系统。变速箱部分，2011款X5所有车型均配备了8挡自动变速器。这款变速器带有Steptronic手动换挡模式。这款8速自动变速器重量与原6速变速器相仿，在提高经济性和环保性的同时，新的8速变速箱更多的档位、更加合理的齿比、更快的换档时间以及更平顺的档位切换无疑会车辆的舒适性和运动能力。
8速自动变速器正在取代6速和7速成为豪华车的标准配置
2011款宝马X5配备了制动能量回收系统，确保发动机的输出功率主要被转化成为驱动力，只有在应用制动时或发动机处于超速状态时才会转化成电能供车载系统使用，这将可使宝马X5的燃油消耗降低1-2个百分点。
