El Z4 mide 4.090 mm de largo, 1.781 mm de ancho y 1.299 mm de alto. Por lo tanto, es 41 mm más largo y ancho que el Z3. Proporcionalmente, ha crecido más la distancia entre ejes y la anchura entre las ruedas que la propia carrocería: la batalla mide 2.495 mm (aumenta 49 mm) y la anchura de las vías es 60 mm mayor delante y 29 mm detrás.

Fiel a su definición de «roadster», tiene una posición de conducción muy retrasada, como sólo es posible en coches que no derivan de uno con cuatro asientos y que tienen el motor casi en posición central delantera. En este sentido, se distingue de coches con motores delantero transversal, como el Audi TT Roadster o el Alfa Romeo Spider. Otros coches semejantes al Z4 (motor longitudinal y tracción trasera) son el Honda S2000 o el Mercedes SLK.

El Z4 no es más pesado que el Z3 a igualdad de equipamiento, a pesar de tener una carrocería ligeramente más grande. BMW anuncia 1.335 kg para el 2.5i y 1.365 kg para el 3.0i en orden de marcha (el Z3 3.0i pesa 1.360 kg). Ambos modelos tienen un peso en vacío de 1.260 y 1.290 kg en vacío respectivamente). Para conseguirlo se han empleado en su fabricación materiales ligeros como el aluminio (capó, motor, llantas, etcétera) o el magnesio (capota).

Como equipamiento de serie tiene cuatro airbag, dos frontales y dos laterales. Los airbags están controlados por un sistema denominado ASE (Advance Safety Electronic), que es capaz de hacerlos funcionar de la manera más adecuada posible, mediante controladores independientes, para incrementar su protección.

En caso de accidente, este sistema ASE también quita un borne de la batería (limita el riesgo de incendio), interrumpe la alimentación de gasolina, abre automáticamente el cierre centralizado y activa los intermitentes de emergencia. En el asiento del acompañante es posible utilizar un asiento para niños que se sujeta con enganches de tipo Isofix. Para ello se puede desactivar desde el interior el airbag del pasajero.

Otros elementos de seguridad que tiene son el control de estabilidad y un sistema que avisa si algún neumático pierde presión. El Z4 lleva de serie neumáticos a prueba de pinchazos «run flat». Dichos neumáticos tienen flancos reforzados y permiten rodar con ellos desinchados a una velocidad máxima de 80 km/h durante 150 km.