2011款X5车型主要针对动力系统的升级，xDrive35i采用编号N55B30的3.0L直列六缸增压发动机，最大输出306匹马力，峰值扭力为 400N.m，由0至100公里加速时间为6.8秒，极速235公里。而xDrive50i车型则搭载4.4L V8双涡轮增压发动机，最大输出407匹马力，峰值扭力600N.m，由0至100公里加速时间为5.5秒，极速250公里。
另外除了发动机升级外，2011款X5车型还标配八速手自一体自动变速箱，这个动力搭配也是5系GT车型上同样的搭配方式。这套由ZF提供的变速箱更能承受高扭矩负荷，体积同时也比之前采用的双离合变速箱要小。宝马车厂也针对实际需要对变速箱作出调教，在换档平顺性和性能输出上基本和双离合变速箱保持一样水平，但维护保养更为轻松。
