El BMW Z4 tiene un bastidor deportivo. Con relación al Z3 (5.600 Nm/grado), el nuevo Z4 tiene unarigidez torsional de la carrocería mucho mayor (14.500 Nm/grado), uno de los detalles que ha permitido mejorar su estabilidad y tacto deportivo al volante. Como otros descapotables de este tipo, tiene un arco antivuelco detrás de la cabeza de los pasajeros y un marco del parabrisas fabricado con acero de alta resistencia.
En vacío, el peso del coche está repartido en partes iguales entre los dos ejes (50,2 % delante y 49,7 % detrás), aspecto que aporta un mejor equilibrio de reacciones en curva y frenada. Lleva una suspensión que deriva de los BMW Serie 3: con McPherson delante y paralelogramo deformabledetrás. Amortiguadores, muelles y barras estabilizadoras tienen un reglaje específico en el cual ha predominado la estabilidad sobre el confort. La suspensión es apreciablemente más dura que en el Z3 (sobre todo en el eje trasero), aunque el confort sigue estando dentro de unos valores muy razonables. También destaca la pronunciada caída negativa de las ruedas (sobre todo las traseras).
Opcionalmente se puede llevar una suspensión aún más deportiva desarrollada por M Technik. Con ella, la altura de la carrocería se rebaja 15 mm.
El equipo de frenos del Z4 lleva delantediscos ventilados de la misma medida que el Z3 (286 mm de diámetro el 2.5i y 300 mm el 3.0i). Sin embargo, detrás lleva discos ventilados y de mayor diámetro (280 mm el 2.5i y 294 mm el 3.0i) que el Z3 (macizos de 272 mm).
Una de las novedades del Z4 es su dirección con asistencia mediante un motor eléctrico (EPS - Electric Power Steering). Dicha dirección tiene asistencia variable en función de las condiciones de conducción: es más suave en maniobra y más dura en conducción deportiva o a elevada velocidad. Además, en BMW afirman que puede ahorrar hasta un litro de combustible cada 400 km al no existir pérdidas por rozamiento de una bomba hidráulica convencional.
Opcionalmente hay disponible un sistema denominado «FDC» (Control Dinámico de Conducción, del alemán, Fahr Dynamic Control), que varía el funcionamiento de la dirección, el acelerador y el cambio (si es automatico). Este sistema tiene una tecla en el salpicadero, junto a la palanca de cambios que acciona la modalidad «Sport» (Detalle). Al hacerlo, se reduce la asistencia de la dirección, cambia la relación entre el movimiento del pedal del acelerador y la mariposa de admisión (con mando electrónico) para hacer la respuesta en aceleración más rápida, y el cambio automático (tanto «SMG» como «Steptronic») tiende a apurar más las marchas y realiza los cambios con mayor rapidez.
La función «Sport» del acelerador también lo tienen otros modelos de BMW, como el M3, el M5 y el Z8, denominado en estos casos «DDC» (Control Dinámico de Conducción, del inglés, Dynamic Drive Control).
El Z4 tiene un control de tracciónespecífico que permite incrementar la eficacia en conducción deportiva y se utiliza ya en otros BMW. Es el denominado «DTC» (Control Dinámico de Tracción). Este sistema lo que hace es permitir un cierto patinamiento de las ruedas traseras para realizar una conducción de estilo deportivo más ágil, aunque en situaciones límite, el control de estabilidad (DSC) evite cualquier sobreviraje excesivo.