M5 CS是使用与M5雷霆版相同的双涡轮增压4.4升V8汽油发动机，经过改良调校，在6000rpm时可产生627马力的功率，M5 CS 0-100km/h加速仅需3.0秒，超越M5雷霆版3.1秒的成绩。0-200km/h加速用时10.4秒，车辆电子限速为304km/h。随着性能的提高，经过改进的M5 CS发动机还获得了重新设计的油底壳以及更好的油底壳冷却系统。
与雷霆版一样，M5 CS拥有主动四轮驱动系统，前后轴之间具有扭矩矢量控制。主动式M后差速器可以进一步调控两个后轮之间的动力，这特别有用，M5 CS可以关闭前轴动力输出，以后轮驱动模式行驶。
M5 CS的底盘基于M5雷霆版的底盘，但具有最初为M8 GranCoupe雷霆版研发的减震器，可将高度降低7毫米。标配的20英寸轮圈，前轮胎275/35和后轮胎285/35，搭配倍耐力P Zero Corsa轮胎。
制动系统标配M碳陶瓷制动器。前轮使用六活塞制动卡钳，在后轮使用单活塞浮动卡钳，据称其整体重量比M5雷霆版标配的制动系统轻23kg。
通过采用碳纤维增强塑料发动机舱盖，可进一步减轻M5 CS的重量。该车还使用碳纤维材质的前分流器，后视镜盖，后扰流板和扩散器。
M5 CS使用了新款大灯，标配Laserlight激光大灯，前进气格栅、翼子板装饰件以及M5 CS徽章均为金古铜色。
内饰部分，新车使用四个独立的M碳纤维桶形座椅。前排座椅带有一体式头枕，上面印有纽伯格林赛道图案，并标配电动调节和加热功能。使用了Alcantara材质的M运动型方向盘，方向盘由碳纤维制成，车顶内饰均为Alcantara材质。
