La versión cupé del Z4 tiene muchos elementos mecánicos en común con el cabrio. Los dos son biplaza con motor central delantero y tracción trasera. Las dos versiones disponibles del Z4 Coupé se distinguen por el motor, el bastidor y la carrocería.

Aerodinámicamente, el cupé no mejora mucho al descapotable. No hay diferencia en la superficie frontal (1,91 m²) y el coeficiente de penetración disminuye de 0,35 a 0,34 en la versión normal. La resistencia aerodinámica del Z4 Coupé, por tanto, es 0,65 m² (0,67 en la versión M); es un 14 por ciento más alta que la de un Porsche Cayman y muy semejante a la de un Mercedes-Benz SLK. Para no incrementar los costes, BMW ha decidido utilizar la misma antena para la radio que la que tiene el roadster (de goma, va colocada sobre aleta trasera izquierda) en vez de integrarla en la luna.

De momento, BMW no ha dado otros datos sobre la aerodinámica de esta carrocería, como los coeficientes de elevación. El ingeniero responsable del diseño del Z4 Coupé me dijo que no habían considerado utilizar un alerón retráctil en la parte trasera, como sí tiene el Porsche Cayman, porque habían conseguido un diseño suficientemente equilibrado que no lo hace necesario.

La rigidez torsional estática del cupé es muy alta: 32.000 Nm/grado. La versión más ligera (motor 3,0 l y cambio manual) pesa 1.395 kg; el descapotable pesa 10 kg menos con el mismo motor. En el caso de las versiones M, la diferencia se mantiene.

La suspensión es semejante a la del anterior Serie 3 (E46), no al actual (E90); hay una opción de suspensión deportiva, que rebaja la carrocería 15 mm (queda 5 mm más bajo que el M).

El equipo de frenos es el normal en BMW, con pinzas flotantes en lugar de fijas en los dos ejes. La dirección es de cremallera, con asistencia eléctrica en el 3.0si e hidráulica en el M.

El motor de 265 CV está disponible con una caja de cambios manual o con una automática, en ambos casos de seis velocidades. La automática no es de tipo SMG (que tiene la misma estructura que una manual), sino una con engranajes planetarios y convertidor de par hidráulico. Esta caja automática tiene dos tipos de mandos secuenciales, en el volante y en la palanca. La sexta es una marcha de desahogo en cualquier caso, con ninguna de las dos cajas el coche puede alcanzar el régimen de potencia máxima en sexta; la velocidad máxima está limitada a 250 km/h.

La versión automática tiene desarrollos de transmisión más largos; puede alcanzar la velocidad máxima en quinta, un poco por encima del régimen de potencia máxima.

De serie lleva llantas de 17" con cuatro neumáticos de la misma medida: 225/45; opcionalmente puede llevar llantas de 18". Otra opción, disponible con llanta de 17" o de 18", es poner neumáticos traseros más anchos que los delanteros; en ese caso, las llantas traseras también tienen más anchura de garganta que las delanteras.

El motor de la versión M es básicamente el del M3 hecho sobre el anterior Serie 3. Es un motor también con muy buen rendimiento, aunque no tan avanzado técnicamente como el del 3.0, que tiene el bloque compuesto de aluminio y magnesio y la culata con distribución Valvetronic.

Con relación al 3.0, la versión M tiene ajustes distintos de la suspensión (que es más rígida), frenos (los del M3 CSL, con discos delanteros de acero y aluminio), ruedas más grandes (225/45ZR18 delante y 255/40ZR18 detrás) y una carrocería que se distingue principalmente por las entradas de aire (y porque no puede tener faros antiniebla).