La BMW X6 ActiveHybrid est propulsée par un moteur V8 essence débitant une puissance de 407 ch et deux moteurs électriques synchrones délivrant respectivement 91 ch et 86 ch. La puissance cumulée maximale du système hybride BMW et de ses trois moteurs est de 485 ch avec un couple maximum de 780 Newtons-mètres. Une boîte automatique à 7 rapports, avec sélecteur de vitesses électronique et palettes au volant, équipe le X6 hybride.

La transmission active bi-mode de la BMW X6 ActiveHybrid s'appuie sur une transmission à variation continue électrique ECVT (Electric Continuously Variable Transmission).

L'intégration des deux moteurs électriques dans la transmission de la BMW X6 ActiveHybrid permet de réaliser deux modes de fonctionnement à dérivation de puissance.

Le premier est disponible pour démarrer et pour rouler à petite allure. Le second est optimisé pour rouler à des vitesses supérieures. La transmission du couple moteur est réalisée par les deux moteurs électriques associés à trois engrenages épicycloïdaux et à quatre embrayages multidisques.

L'électronique de puissance centrale assure l'interaction entre le moteur thermique et les deux moteurs électriques. Elle coordonne les fonctions du système hybride BMW et assure la répartition des couples entre les moteurs thermique et électriques ainsi que la sélection du rapport de boîte.

L'association du moteur V8 essence et de deux moteurs électriques génère une puissance accrue à l'accélération avec une fonction "Boost" et une réduction de la consommation et des émissions de CO2 d'environ 20 pour cent. Via la technologie quatre roues motrices intelligente xDrive, le couple est réparti de manière variable entre les roues avant et arrière.

Le Sports Activity Coupé de BMW peut circuler, soit en mode tout électrique pendant 2,5 km jusqu'à une vitesse de 60 km/h, soit en mode thermique, soit en combinant les deux modes de propulsion.

Le véhicule dispose d'une fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques Auto Start Stop de nouvelle génération. Le moteur thermique du X6 est automatiquement mis en veille en décélération à des vitesses inférieures à 65 km/h.

Au freinage et en décélération, l'énergie cinétique est convertie en énergie électrique pour être stockée dans la batterie NiMH (nickel métal-hydrure) hautes performances du X6 hybride. Les moteurs électriques font office de générateur avec une puissance de régénération 25 fois supérieure à celle obtenue par la fonction de récupération de l'énergie de freinage des modèles BMW thermiques. Ils créent un couple de décélération électromoteur sur les quatre roues.

C'est la restitution de cette énergie pour propulser le véhicule qui permet de baisser significativement la consommation de carburant du véhicule hybride BMW.

L'énergie électrique est stockée dans une batterie NiMH hautes performances d'une capacité de 2,4 kilowattheures, dont 1,4 kWh peut être exploité activement. Logée sous le coffre à bagages du X6, la batterie du X6 hybride laisse inchangé le volume du coffre du véhicule hybride BMW.

L'état de fonctionnement du système hybride et de la chaîne de traction sont visualisés dans le combiné d'instruments et sur l'écran de contrôle du véhicule hybride BMW. La charge de la batterie hautes performances utilisable par le conducteur ainsi que l'état de fonctionnement sont affichés en dessous du compte-tours.

Côté performances, le X6 hybride ne manque pas de souffle pour entraîner ses 2 525 kg. La BMW X6 ActiveHybrid accélère de 0 à 100 km/h en 5,6 secondes. Sa vitesse de pointe est bridée à 236 km/h par l'électronique.

La consommation mixte de la voiture s'élève à 9,9 litres aux 100 kilomètres (10,8 litres en ville et 9,4 litres sur route) pour des émissions de CO2 de 231 grammes par kilomètre.