S 1000 XR menggendong mesin 4 silinder segaris DOHC 16 katup berpendingin cairan.
Memiliki kapasitas murni 999 cc dengan bore x stroke 80 mm & 49,7 mm. Mesin tersebut merupakan unit yang sama dengan milik Superbike BMW S 1000 RR.
Tentu untuk XR ada perbedaan setingan yang dikhususkan untuk motor sport touring.
Contohnya rasio kompresi hanya 12,5:1, dibanding 13,3:1 pada S 1000 RR.
Dan menurut Benny, perbedaan paling menyolok mesin S 1000 XR tanpa teknologi Shiftcam, karena mesin di XR diatur untuk mendapatkan torsi yang lebih merata tanpa perlu peak power dahsyat, sehingga lebih pas untuk performa jarak jauh.
Selain itu, tanpa Shiftcam juga membuat mesin 1,5 kg lebih ringan.
Kendati begitu, peak power tetap lebih dari cukup buat turing.
Maksimalnya 165 dk di 11.000 rpm dan torsi 114 Nm pada 9.250 rpm. Tenaga mesin S 1000 RR mencapai 205 dk/13.000 rpm.