El Z4 tiene tracción trasera y motor delantero. La gama de motores disponibles inicialmente, según su potencia, será la siguiente: 204 CV (sDrive 23i), 258 CV (sDrive30i) y 306 CV (sDrive35i). Todas las versiones cuentan con diversas medidas (que BMW llama «EfficientDynamics») para lograr un consumo más reducido, entre ellas indicación de la marcha más adecuada (con el cambio manual) o neumáticos con baja resistencia a la rodadura.

El nuevo BMW Z4 cuenta con un techo de aluminio que sólo necesita 20 segundos para replegarse en un sentido o en otro. Es de dos piezas y presenta una estructura mecánica y una cinemática muy trabajada para adaptarse al compacto tamaño del Z4, aunque ha crecido ligeramente en todas las direcciones. El maletero cúbica entre 180 y 310 litros, una cifras muy interesantes que superan a los anteriores Z4. Para el habitáculo se anuncian también mejores cotas de altura, de anchura y de espacio de acceso. Aspectos como la ergonomía y la luminosidad rematan un habitáculo que busca conciliar la deportividad con el confort.

Las líneas son más suaves y modernas, tiene una parrilla más larga y entradas de aire más anchas, lo que aumenta la imagen atlética y la orientación de las líneas en la parte trasera enfatizan la amplitud del nuevo Z4.

Los cambios automáticos, la dirección electrónica, gestión de motor y amortiguadores variables (opcionales), pueden cambiar su respuesta de acuerdo a tres programas que el conductor elegirá con el toque de un botón gracias al sistema iDrive desde la pantalla de alta resolución de 8.8 pulgadas que ahora incluye uso de Internet. El equipo de audio puede beneficiarse de un disco duro opcional.

Cuenta con un amplio sistema de seguridad: con carrocería extremadamente sólida, zonas de deformación programada, aceros de alta resistencia y elementos de deformación específicos. Airbags para las cabezas y el tórax integrados en los laterales exteriores de los respaldos de los asientos, cinturones automáticos de tres puntos de anclaje con tensores de nueva tecnología, montante A y barras antivuelco muy reforzadas detrás de los apoyacabezas, neumáticos tipo 'runflat' e indicador de pinchazos de serie, faros bi-xenón dobles de serie.