Im Gegensatz zum BMW X3 gibt es beim X4 zu Anfang noch kein sDrive Modell. Alle Antriebsvarianten werden mit dem Allradantrieb kombiniert.

Auch die Auswahl von Schaltgetrieben ist stark beschränkt - es gibt derzeit nur den kleinsten diesel mit einem manuellen Getriebe.

Die Leistungsbandbreite reicht von 184 PS als Benziner bis zum 313 PS starken Diesel, wobei die Leistungsstufen in etwa gleich sind.

Benzinmotoren
Kosten. Sein Dreiliter-Reihen-Sechszylinder-Benziner bringt eine Höchstleistung von 225 kW/306 PS zwischen 5.800 und 6.400 min-1 und ein maximales Drehmoment von 400 Nm bei 1.200 bis 5.000 min-1. Damit beschleunigt der X4 xDrive35i in nur 5,5 Sekunden auf 100 km/h und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 247 km/h. Trotz dieser exzellenten Fahrleistungen begnügt sich der X4 xDrive35i mit nur 8,3 Liter/100 km, was 193 g/km CO2 entspricht. Ausgesprochen druckvoll ist auch der 180 kW/245 PS starke Vierzylinder-Turbo im BMW X4 xDrive28i (Kraftstoffverbrauch innerorts/außerorts/kombiniert: 9,3–9,1/6,3–6,2/7,4–7,3 l/100 km; CO2-Emissionen kombiniert: 172–169 g/km) mit seinem serienmäßigen 8-Gang Steptronic Getriebe, der ein maximales Drehmoment von 350 Nm bringt und in 6,4 Sekunden von null auf 100 km/h spurtet. Bereits der Zweiliter-Benziner im BMW X4 xDrive20i (Kraftstoffverbrauch innerorts/außerorts/kombiniert: 9,2–9,0/6,3–6,1/7,3–7,2 l/100 km; CO2-Emissionen kombiniert: 171–168 g/km) mit 8-Gang Steptronic Getriebe leistet 135 kW/184 PS bei 5.000 bis 6.250 min-1 und stellt ein Drehmoment von 270 Nm zwischen 1.250 und 4.500 min-1 zur Verfügung. Damit beschleunigt der X4 xDrive20i in 8,1 Sekunden auf 100 km/h.

Dieselmotoren
Höchste dynamische Ansprüche erfüllt der BMW X4 xDrive35d. Sein optimierter Dreiliter-Diesel bringt 230 kW/313 PS bei 4.400 min-1 und stellt zwischen 1.500 und 2.500 min-1 ein maximales Drehmoment von 630 Nm bereit. In nur 5,2 Sekunden absolviert der X4 xDrive35d mit serienmäßiger Launch Control den Spurt von null auf 100 km/h und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 247 km/h. Bei diesen herausragenden Fahrleistungen verbraucht auch der X4 xDrive35d lediglich 6,0 Liter/100 km und emittiert auch nur 157 g/km CO2. Der weiterentwickelte Dreiliter-Reihen-Sechszylinder im BMW X4 xDrive30d (Kraftstoffverbrauch innerorts/außerorts/kombiniert: 6,6–6,5/5,7–5,6/6,1–5,9 l/100 km; CO2-Emissionen kombiniert: 159–156 g/km) zeigt ebenfalls explosive Dynamik. Mit einer Leistung von 190 kW/258 PS bei 4.000 min-1 und einem maximalen Drehmoment von 560 Nm zwischen 1.500 und 3.000 min-1 beschleunigt er in sportlichen 5,8 Sekunden auf 100 km/h. Von einem neu entwickelten Zweiliter-Dieselmotor angetrieben wird der BMW X4 xDrive20d. Der Motor ist in Vollaluminium-Bauweise ausgeführt und erreicht mit einer Common-Rail-Direkteinspritzung mit Magnetventilinjektoren Einspritzdrücke von 2.000 bar. Dieses hochmoderne Triebwerk leistet 140 kW/190 PS bei 4.000 min-1 und bietet ein maximales Drehmoment von 400 Nm. Für die Beschleunigung von null auf 100 km/h braucht der X4 xDrive20d lediglich 8,0 Sekunden. Dennoch begnügt er sich mit 8-Gang Steptronic Getriebe mit 5,4–5,2 Liter/100 km und setzt mit CO2-Emissionen von nur 141–138 g/km Bestwerte.