Sau M 1000 RR và M 1000 R, thì BMW M 1000 XR là mẫu xe thứ ba của hãng BMW được trang bị hệ thống phanh M. Hệ thống phanh này được phát triển dựa trên kinh nghiệm đã có được trên hệ thống phanh của những chiếc xe đua WSBK.
Giám đốc sản phẩm BMW M 1000 XR Dominik Blass cho biết: "BMW M 1000 XR được phát triển dựa trên nền tảng từ hai mẫu S 1000 XR và S 1000 RR từng ra mắt trước đó. M 1000 XR được điều chỉnh nhằm đáp ứng tốt những yêu cầu cao nhất của một chiếc xe thể thao dành cho cuộc hành trình dài. Những cảm xúc có được khi điều khiển chiếc xe này sẽ chứng minh điều đó, cho dù là những cung đường ngoại ô hoặc trên đường đua và hơn nữa là trên những cuộc hành trình dài".
Ghi đông của BMW M 1000 XR được thiết kế nhằm hướng về trước nhiều hơn, đồng thời ghi đông được nhuộm đen làm nổi bật lên dòng chữ "BMW M 1000 XR" được khắc laser. Kính chiếu hậu tích hợp ở cuối ghi đông cũng là điểm mới trên xe. Chân phuộc trước của M 1000 XR cũng đã được điều chỉnh để phù hợp với bộ kẹp phanh M mới. Một yếu tố mới khác trên mẫu mô tô hiệu năng cao này là trợ lực tay lái có thể điều chỉnh.
Ngoài hệ truyền động cùng hệ thống treo, yếu tố khí động học cũng góp phần quan trọng trong việc phát triển BMW M 1000 XR. Xe được trang bị những cánh gió nhỏ ở khu vực tấm ốp hai bên thân xe phía trước để mục đích tăng lực ép xuống mặt đường, giảm thiểu khả năng bị bốc đầu, từ đó giúp xe sẽ có thể tăng tốc nhanh hơn.
Hệ thống treo và khung gầm của BMW M 1000 XR dựa trên nguyên mẫu của S 1000 XR với khung sườn nhôm làm trung tâm. Xe được trang bị cụm treo trước hành trình ngược có đường kính 45mm với công nghệ buồng khí nén kín giúp duy trì được độ ổn định của phuộc trong thời gian dài hoạt động liên tục. Một tính năng mới khác của M 1000 XR chính là khả năng điều chỉnh độ nén lò xo của phuộc sau với hệ thống chỉnh điện Dynamic Damping Control (DDC).
Ngoài ra, BMW M 1000 XR còn được trang bị sẵn bộ bấm giờ cùng bộ lưu nhật ký hoạt động của xe tại mỗi vòng chạy trên trường đua (M GPS Laptrigger và M GPS Datalogger) dưới dạng tùy chọn mà người dùng có thể kích hoạt tại những đại lý chính hãng BMW Motorrad.
BMW M 1000 XR mới có động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng làm mát bằng nước được tinh chỉnh dựa trên khối động cơ của chiếc sportbike S 1000 RR. Công suất cực đại của M XR đạt 201 mã lực tại 12.750 vòng/phút, (tăng 31 mã lực so với mẫu S 1000 XR). Mô-men xoắn cực đại của M 1000 XR là 113 Nm tại 11.000 vòng/phút. Tốc độ quay tối đa của khối động cơ M 1000 XR là 14.600 vòng/phút.
Tỷ số truyền thứ cấp được thay đổi ngắn hơn thông qua trang bị đĩa tải sau 47 răng (S 1000 XR là 45 răng), cũng nhờ vậy mà sức kéo của bánh sau tăng lên ở tất cả các cấp số. Ngoài ra, tỷ số truyền ở cấp số 4, 5 và 6 sẽ được điều chỉnh ngắn hơn so với S 1000 XR giúp cho khả năng tăng tốc cũng như lực kéo của M 1000 XR tăng đáng kể.
Với công suất 201 mã lực cùng trọng lượng chỉ 223 kg kết hợp với công nghệ hệ điện tử tiên tiến và thiết kế khí động học, BMW M 1000 XR là câu trả lời cho những biker về một mẫu xe đa năng có thể chinh phục các cung đường cao tốc, những chuyến đi dài cũng như những vòng cua khúc khuỷu trên đường đua với hiệu suất cao nhất.