Motor ini menggunakan komponen carbon fiber di beberapa bagian, seperti spakbor depan, komponen winglet, area kokpit, hingga bodi samping. Hal ini membuat motor terasa lebih ringan dan aerodinamis dengan lekukan-lekukan tajam di beberapa sisi.
BMW M 1000 RR dibekali mesin empat silinder berkapasitas 999 cc, DOHC, 16 katup, dikombinasi teknologi BMW ShiftCam. Mesin yang diambil dari varian BMW S 1000 RR tersebut memiliki rasio kompresi mesin 13,5:1 dan bisa menghasilkan tenaga sebesar 212 hp pada 14.500 rpm dengan torsi maksimum 113 Nm pada 11.000 rpm.
Tersedia paket opsional berupa kode aktivasi yang dapat digunakan untuk menyediakan materi data yang komprehensif. Ini diperlukan untuk penggunaan M GPS laptrigger dan M GPS data logger (Original BMW Motorrad Accessories) melalui antarmuka OBD instrument cluster.
Perhatian khusus diberikan pada pengereman dan kontrol anti-squat, serta feeling terbaik pengendara pada roda depan dan belakang. Pengereman merupakan rancangan divisi M BMW yang didasari pengalaman di ajang WorldSBK.
BMW mengklaim motor ini memiliki stabilitas pengereman serta kemampuan kontrol yang maksimum. Kemudian pelek berbahan karbon M bobot ringan dan membuat pengendalian lebih baik.