涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的叶轮（位于进气道内），叶轮就压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，再送入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。
涡轮增压发动机的最大优点是它可在不增加发动机排量的基础上，大幅度提高发动机的功率和扭矩。一台发动机装上涡轮增压器后，其输出的最大功率与未装增压器相比，可增加大约40%甚至更多。
双涡轮增压
双涡轮增压一般称为Twin turbo或Biturbo,双涡轮增压是涡轮增压的方式之一。针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象，串联一大一小两只涡轮或并联两只同样的涡轮，在发动机低转速的时候，较少的排气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力，减小涡轮迟滞效应。
在双涡轮增压的汽车上会看到2组涡轮通过串联或者并联的方式连接。并联指每组涡轮负责引擎半数汽缸的工作，每组涡轮都是同规格的,它的优点就是增压反应快并减低管道的复杂程度。
串联涡轮通常是一大一小两组涡轮串联搭配而成，低转时推动反应较快的小涡轮，使低转扭力丰厚，高转时大涡轮介入，提供充足的进气量，功率输出得以提高。
单涡轮双涡管
单涡轮双涡管可以说是宝马的独有技术，单涡轮双涡管就是将一个涡轮增压器的气流在经过涡管时分为两股气流,每股气流负责3个缸.同时于双涡轮相比,单涡轮的设计也减低了排气脉冲相互干扰的情况。单涡轮双涡管发动机逐渐在宝马各个车系开始普及。
与N54B30的3.0双涡轮发动机相比，它只采用了一颗经过TwinPower优化的单涡轮增压器，TwinPower简单的说双进气道，单涡轮双涡管就是由双涡轮的每三个汽缸驱动一个涡轮进化成了每三个汽缸各自通过一个涡轮进气管路共同驱动一个涡轮，从而减轻发动机自重和降低油耗。