Die erste von der BMW M GmbH entwickelte Sportlimousine auf Basis der 5er-Reihe war der von der Baureihe E12 abgeleitete BMW M535i von 1979. Er hatte jedoch noch nicht die Bezeichnung M5. Diese wurde mit der M Variante des Nachfolgers E28 1985 eingeführt. Bis zum E34 wurden Reihensechszylindermotoren in den BMW M5 eingebaut. Der Sechszylindermotor der BMW Limousine wurde mit der Zeit immer weiter entwickelt. Der E12 hat 3,5 Liter Hubraum und 219 PS. Die letzte Ausführung des E34 hat 3,8 Liter Hubraum und 340 PS.