Wenige Monate nach dem Verkaufsstart der neuen M3 und M4 erweitert BMW die Baureihe um zwei Allradvarianten. Das „M xDrive“-System verteilt dabei die 375 kW/510 PS über ein achtstufiges "M Steptronic"-Getriebe stufenlos und vollvariabel zwischen den Vorder- und Hinterrädern. M typisch ist die heckbetonte Auslegung, wobei im normalen Fahrsituationen die gesamte Antriebskraft an die Hinterräder gelangt. Erst an der Traktionsgrenze müssen die Vorderräder mitziehen. Ergänzt wird der Allradantrieb um das "Aktive M Differenzial", mit dem das Antriebsmoment ebenso variabel zwischen den Hinterrädern verteilt wird, um bei besonders hurtiger Fahrt oder bei einseitig reduziertem Grip eine verlustfreie Übertragung des Antriebsmoments sicherzustellen.
Für optimales Zusammenwirken sind M xDrive und das Aktive M Differenzial einschließlich Traktionskontrolle und Fahrstabilitätsregelung vernetzt. Als Resultat verspricht BMW ein „maximal dynamisches Fahrerlebnis, bei dem das charakteristische M Feeling mit einem spürbaren Plus an Traktion und Fahrstabilität kombiniert wird“. Auch in einem überlegenen Spurtvermögen spiegelt sich laut Hersteller der technische Zusatzaufwand wider. So beschleunigen beide Modellvarianten in jeweils 3,5 Sekunden von null auf 100 km/h und unterbieten damit die rein heckgetriebenen Competition-Modelle um 0,4 Sekunden.
Über das M-Setup-Menü lassen sich drei Antriebsmodi konfigurieren. Die Grundeinstellung „4WD“ priorisiert maximale Traktion und Handlingkontrolle, „4WD Sport“ zwecks Agilitätssteigerung in besonders dynamischen Fahrsituationen einen nochmals höheren Momentenanteil zu den Hinterrädern; da der Querkraftaufbau linear erfolgt, sollen so auch kontrollierte Drifts möglich sein. Bei deaktiviertem DSC steht außerdem der Modus „2WD“ zur Verfügung, in dem ausschließlich die Hinterräder den Vortrieb besorgen. Der bevorzugte Modus kann gemeinsam mit den Einstellungen für Motorcharakteristik, Dämpferkennfeld, Lenkungskennlinie, Bremssystem und weiteren Parametern als Bestandteil der individuellen M Drive Konfigurationen M1 und M2 festgelegt und abgespeichert werden. Die beiden Setups sind dann mit dem Druck auf eine der beiden M Tasten am Lenkrad jederzeit abrufbar.
Bestellbar sind die neuen M3 und M4 Competition mit M xDrive ab Mitte Mai, beim Händler bestellt werden, die Markteinführung soll im Juli 2021 beginnen.