Η BMW εξέλιξε το νέο diesel κινητήρα εσωτερικής καύσης, ο οποίος συνδυάζεται με μια ήπια υβριδική τεχνολογία 48V που περιλαμβάνει έναν ηλεκτροκινητήρα ενσωματωμένο στο οκτατάχυτο κιβώτιο Steptronic. Το αποτέλεσμα είναι να αποδίδει μέγιστη ισχύ 300 ίππων (που παράγεται από το συνδυασμό κινητήρα εσωτερικής καύσης με έως και 286 ίππους και του ενσωματωμένου ηλεκτροκινητήρα που αποδίδει έως και 18 ίππους) και μέγιστη ροπή 670 Nm.
Ο εξακύλινδρος εν σειρά κινητήρας diesel των 3.0 λίτρων που τροφοδοτεί την BMW 740d xDrive, έχει νέα, ατσάλινα έμβολα, που επιτρέπουν ιδιαίτερα υψηλή πίεση καύσης και εμπλουτίζουν τον ήχο του κινητήρα. Η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας διαχωρισμού λαδιού, έχει επίσης βελτιωθεί συγκριτικά με τον προηγούμενο κινητήρα. Το νέο σύστημα άμεσου ψεκασμού common-rail λειτουργεί με μπεκ ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας που παρέχουν μέχρι 12 ψεκασμούς ανά κύκλο καύσης με μέγιστη πίεση 2.500 bar.
Ο ηλεκτροκινητήρας είναι ενσωματωμένος στο περίβλημα του οκτατάχυτου κιβωτίου Steptronic, όπου αναλαμβάνει επίσης το ρόλο μίζας γεννήτριας που κινείται απ τον στροφαλοφόρο άξονα. Η συνεργασία αυτή δίνει εκπληκτικές επιδόσεις, με αποτέλεσμα η BMW 740d xDrive από την στάση μέχρι τα πρώτα 100χλμ/ώρα η επιτάχυνση να χρειάζεται 5,8 δευτερόλεπτα.
