Principale évolution de cette mouture : un support amélioré du gestionnaire de table transactionnelle InnoDB, qui peut être utilisé en lieu et place de MyISAM (le propre moteur de stockage de MySQL). La nouvelle intégration d'InnoDB supprime la limitation de la version précédente à la gestion de 5 cœurs par instance, ouvrant la voie au support de 16 cœurs pour les serveurs x86 équipés de processeurs multi-cœurs, et le support de 64 cœurs pour les serveurs CMT basés sur les processeurs Sparc de Sun.

MySQL 5.4 compte également d'autres évolutions; Sun a notamment travaillé à l'intégration de correctifs, notamment au niveau des mutex et du SMP. La base de données offre en outre de nouveaux algorithmes de requêtage, une meilleure gestion des subqueries, des procédures stockées, ainsi qu'un support optimisé des sondes Dtrace. L'information_schema a également été amélioré. Au chapitre des performances, Sun affiche des tests de 59% plus rapide comparé à la version 5.1, et de 71% plus rapide en architecture 64bits comparé au 32bits.