Pod względem konstrukcyjnym model X6 bazuje na nieco starszym modelu typu SUV znanym jako X5 (drugiej generacji) i podobnie jak on produkowany jest w amerykańskiej fabryce BMW w miejscowości Spartanburg.

Samonośne nadwozie typu hatch-back otrzymało układ pięciodrzwiowy, ale kształt tylnej części z łagodnie opadającą linią dachu przypomina sylwetkę coupe. W fabrycznej nomenklaturze BMW model ten określano jako Sport Activity Coupe (SAC). Duży rozstaw osi wynoszący 2933 mm zapewniał komfortowe warunki jazdy dla pięciu osób. Zespoły napędowe i podwoziowe przejęto z modelu X5. Początkowo oferowano cztery wersje silnikowe. Bazową wersję benzynową napędzał sześciocylindrowy silnik rzędowy o pojemności skokowej 3,0 dm3, mocniejsza wersja otrzymała silnik w układzie V8, o pojemności 4,4 dm3. Dwa silniki Diesla miały po sześć cylindrów i pojemność 3,0 dm3, ale różniły się osiągami. Wszystkie jednostki łączone były z automatycznymi skrzyniami przekładniowymi o sześciu biegach. Napęd przekazywany był na obie osie tych pojazdów.

W połowie 2009 roku gamę modeli powiększono o usportowioną wersję X6 M, a jesienią na niektórych rynkach pojawiła się wersja z hybrydowym układem napędowym.

W 2010 roku zmodernizowano gamę silników i wprowadzono nową ośmiobiegową automatyczną skrzynię przekładniową. Zmiany te spowodowały zmniejszenie apetytu na paliwo.

W 2012 roku wprowadzono do produkcji wersję M 50d, wyposażoną w jeszcze mocniejszy silnik Diesla. W tym samym roku zmodernizowano reflektory.

Produkcja samochodów pierwszej generacji została zakończona w połowie 2014 roku.