Nem egyszerűen csak frissítették a McLaren 720S-t, hanem a britek mérnökei az utolsó csavarig átnézték a konstrukciót, és megvizsgálták, mely alkatrészeken lehetne javítani; végül az alkatrészek harmadának át vagy újratervezésével elkészítették a 750S-t. Például a saját tömeget 30 kg-mal csökkentették, a 4,0 literes V8-as teljesítményét 30 lóerővel növelték, így a kupé esetén 587 LE/tonna a teljesítmény/tömeg arány, a nyitható tetős Spidernél is 566 lóerő jut 1 tonnára – mindkettő a legjobb a saját kategóriájában.
Az opciós Super-Lightweight Carbon Fibre Racing Seats karbon-vázas ülések 17,5 kg-ot spórolnak a korábbi alapáron adott ülésekhez képest (a korábbihoz képest 33%-os tömegmegtakarítást értek el, 1 ülésváz 3,35 kg-ot nyom), az alapáron adott 10 küllős kovácsolt alufelnik 13,8 kg-ot takarítanak meg, az új digitális műszeregység 1,8 kg-mal könnyebb, a szélvédőüvegen 1,6 kg-ot fogtak a konstruktőrök. Az első nyomtáv 6 mm-rel lett szélesebb, az új rugó/lengéscsillapító egység 2 kg-mal lett könnyebb, elöl 3%-kal növelték, hátul 4%-kal csökkentették a rugók feszességét, újraprogramozták az elektronikusan vezérelt lengéscsillapítást, finomabban működik az első-hátsó hidraulikus stabilizátor. Az aktív hátsó szárny felületét 20%-kal megnövelték, a tömeget 1,6 kg-mal csökkentették, a középső kivágás a hátralátás mellett arra is hasznos, hogy a kipufogó álló helyzetben nem égeti meg a légterelőt.
Opciósan csak versenypályán használható karbon-kerámia fékrendszer is elérhető, ezeknél 6 hónap alatt készülnek el a tárcsák, amelyek a normál karbon-kerámia fékekhez képest 60%-kal erősebbek és 4-szer (!) jobb hőelvezető-képességük van; ezek azonos tömeg mellett jobb fékhatást, alacsonyabb kopást nyújtanak. Új antennával javítottak a rádióvételen, az első tengelyt emelő szerkezet újratervezésével 10 helyett csak 4 másodpercig tart a művelet.
A McLaren eddigi legerősebb belső égésű motorja lett az átalakított 4,0 literes V8-as biturbó, amelynél megnövelték a töltőnyomást, nagyobb szállítású kapacitású a benzinpumpa és beépítettek egy második benzinpumpát, ha még több üzemanyagra lenne igénye az erőforrásnak. Az eredmény 750 lóerő (7500/perc) és 800 Nm (5500/perc). A 7 fokozatú szekvenciális váltónál rövidebbre vették az áttételeket a gyorsulás javítása érdekében, az elektronika csak akkor hajtja végre a visszakapcsolást, ha azzal nem pörög túl (8500/perc a leszabályozási fordulat) a motor. A rozsdamentes acél kipufogórendszer 2,2 kg-mal lett könnyebb, miközben a hangélmény is javult. A küszöbborítás módosításával növelik a hűtőkre áramló friss levegő mértékét.
A McLaren 750S Coupe 2,8 másodperc alatt gyorsul 100 km/órás tempóra, 7,2 másodperc kell neki a 200 km/óra, 19,8 másodperc a 300 km/óra eléréséhez, a csúcssebesség 332 km/óra. A McLaren 750S Spider 2,8 másodperc alatt gyorsul 100 km/órás tempóra, 7,3 másodperc kell neki a 200 km/óra, 20,4 másodperc a 300 km/óra eléréséhez, a csúcssebesség 332 km/óra. A fékút mindkét változatnál 30,0 méter 100 km/órás tempóról, 113 méter 200 km/órás tmepóról.
