Найменування автомобілів починається на цифру 5 (означає серію) і закінчується двома цифрами, що означають об'єм двигуна в літрах, якщо поставити кому між ними. Наприклад, BMW 520 розшифровується як 5 серія з дволітровим мотором. Також додають в кінці букву "i" якщо двигун інжекторний, наприклад 525i, або букву "d", що означає дизельний двигун.
Перше покоління (E12; 1972–1981)
Перше покоління з'явилося в 1972 році і цей автомобіль замінив застарілий New Class Sedans. На автосалоні в Женеві 1970 року BMW представила концептуальний автомобіль 2200ti Gamish. І хоча він і планував замінити «New Class», що надійшов у виробництво E12 візуально відрізнявся. Провідним дизайнером був французький автомобільний дизайнер Поль Брак (Paul Bracq).
Перші моделі 518, 520 і 520i оснащувалися рядними 4-циліндровими двигунами об'ємом 1,8 і 2,0 літра потужністю від 89 до 129 к.с. Через рік і пізніше з'явилися рядні 6-циліндрові бензинові мотори об'ємом від 2,0 до 3,3 літра потужністю від 123 до 197 к.с. Дизельні мотори поки що не встановлювалися. Трансмісії були 4-ступінчасті механічні (Getrag 242 або ZF S4-18), 5-швидкісні механічні Getrag (235, 245 або 265) і 3-швидкісні автомати ZF (3HP12, 3HP20 або 3HP22).
На E12 провели рестайлінг у вересні 1976 року. В основному це торкнулося зовнішніх елементів автомобіля.
Друге покоління (E28; 1981–1988)
Друге покоління представили у червні 1981 року. Нововведення, що найбільше кидається в очі, це центральна консоль, спрямована в бік водія, а також вперше стали використовуватися дизелі. Розташування двигуна спереду із приводом на задні колеса. Форма кузова була лише у вигляді 4-х дверного седана. Це була остання модель зі скошеним передком (у народі називалася «акула»). Усього було випущено понад 700 тис. автомобілів.
Лінійка бензинових двигунів включає 16 модифікацій 4-х і 6-ти циліндрових рядків об'ємом від 1,8 до 3,5 літрів і потужністю 89 до 215 к.с. Крім одного, всі двигуни є інжекторними. Дизельних двигунів два об'ємом 2,4 літра і потужністю 84 і 114 л.с., один атмосферний, другий турбований. Механічні трансмісії: 4-ступінчасті Getrag (242, 262); 5-ступінчасті Getrag (240, 245, 260, 265 і 280) або ZF S5-16. Автоматичні коробки передач: 3-ступінчасті ZF 3 HP 22; 4-х швидкісні ZF 4 HP 22
Третє покоління (E34; 1988–1996)
Розробка дизайну проходила з липня 1981 року до кінця 1987 року під керівництвом головного дизайнера Клауса Лют. Особлива увага була приділена аеродинаміці – E34 має коефіцієнт опору 0,30. Третє покоління було запущено у лютому 1988 року і було збудовано понад 1,3 млн. автомобілів. Спочатку був кузов лише 4-х дверний седан, а в 1990 році з'явився 5-ти дверний універсал «Touring».
Лінійка бензинових двигунів включає: два 4-х циліндрових об'ємом 1,8 літрів потужністю 111 і 114 к.с., вісім 6-ти циліндрових рядних мотора об'ємом від 2,0 до 3,5 літрів потужністю від 127 до 208 л. с., а також два 8-ми циліндрові V-подібні мотори об'ємом 3,0 і 4,0 літрів потужністю 215 і 282 к.с. Дизельних двигунів три об'ємом 2,4 і 2,5 літрів, всі 6-циліндрові рядники потужністю 114 і 141 к.с.
Коробки передач були механічні: 5-швидкісна Getrag, 5-швидкісна ZF і 6-швидкісна Getrag 420G. Автоматичні трансмісії: 4-х швидкісна ZF 4HP22, 4-х швидкісна GM 4L30-E, 5-ти швидкісна ZF 5HP18 та 5-ти швидкісна ZF 5HP30.
Четверте покоління (E39; 1995–2003)
Розвиток четвертого покоління розпочався на початку 1989 року, а остаточний проект дизайну Джоджі Нагасіми було обрано у червні 1992 року. Перші експериментальні моделі виробництва були збудовані в лютому 1995 року, а виробництво почалося у вересні цього ж року. Кузов був доступний у двох варіантах – 4-х дверний седан та 5-ти дверний універсал («Touring»). Розташування двигуна спереду із приводом на задні колеса.
Пішли в минуле бензинові чотирициліндрові двигуни. Залишилися 6-циліндрові рядники об'ємом від 2,0 до 3,0 літрів потужністю від 148 до 228 к.с. та 8-ми циліндрові V-подібні об'ємом від 3,5 до 4,0 літрів потужністю від 232 до 282 к.с. Зате вперше з'явилася дизельна 4-х циліндрова рядка об'ємом 2,0 літра та 134 к.с. Інші дизелі 6-циліндрові рядники об'ємом від 2,5 до 3,0 літрів потужністю від 161 до 190 к.с.
Трансмісій дуже великий вибір - п'ять механічних 5-ти або 6-ти швидкісних (ZF, S5D, Getrag) і шість автоматичних 4-х або 5-ти швидкісних (GM, ZF).
П'яте покоління (E60, E61; 2003–2010)
Програма розробки розпочалася у 1997 році та завершилась у 2003 році. Остаточний проект, написаний Давидом Арканджелі під керівництвом Кріса Браунла, схвалили в 2000 році. Випускалися два типи кузовів і для кожного присвоєно свій код – E60 для 4-х дверного седана та E61 для 5-ти дверного універсала. Корпус автомобіля виконаний з алюмінію для передньої частини автомобіля, а зі сталі для пасажирського салону та задньої частини. Це спричинило розподіл ваги 50:50. За весь період було випущено близько 1,3 млн автомобілів.
Лінійка бензинових двигунів включає 15 модифікацій 6-ти циліндрових рядків і 8-ми циліндрових V8 об'ємом від 2,0 до 5,0 літрів і потужністю від 168 до 362 к.с. Дизельних моторів 10 модифікацій 4-х та 6-ти циліндрових рядків об'ємом від 2,0 до 3,5 літрів та потужністю від 161 до 282 к.с. Доступні дві 5-швидкісні механічні трансмісії (ZF S6-37, ZF S6-53) і дві автоматичні 6-швидкісні (ZF 6HP19, ZF 6HP26).
Для всіх моделей цього покоління, крім заднього приводу, був доступний повнопривідний варіант, що називається xDrive.
Шосте покоління (F10, F11, F07; 2010–2017)
Це покоління представлене публіці у листопаді 2009 року, а виробництво розпочалося у січні 2010 року та випускалося по березень 2017 року. Екстер'єр був розроблений Яцеком Фроліхом і автомобіль став більше схожим на традиційний стиль BMW порівняно з E60. Зовнішні розміри стали трохи більшими. Лінійка кузовів розширилася - крім 4-х дверного седана (F10) і 5-ти дверного універсала (F11) з'явився 5-ти дверний хетчбек (F07), названий "Gran Turismo". Також є подовжений седан (F18) для Китаю, Мексики та Близького Сходу. Привід на задні колеса чи повний (xDrive).
У лінійку бензинових двигунів повернувся 4-циліндровий рядник об'ємом 2,0 літра потужністю 168 і 181 к.с., але з турбонаддувом. Інші мотори рядні 6-циліндрові об'ємом від 2,3 до 3,5 літрів потужністю від 201 до 302 к.с. Також два мотори V8 об'ємом 5,0 літрів потужністю 402 і 444 к.с. Дизельних моторів 11 модифікацій 4-х та 6-ти циліндрових рядків об'ємом від 1,8 до 3,5 літрів потужністю від 141 до 308 к.с., все з турбонаддувом. Трансмісій два варіанти – 6-ти ступінчаста механіка та 8-ми швидкісний автомат ZF 8HP.
Сьоме покоління (G30, G31; 2017 – поточний час)
Офіційно оголошено у жовтні 2016 року, а продаж розпочався у лютому 2017 року. G30 заснований на тій же модульній платформі, що і 7 серія (G11). На момент випуску доступні тільки 4-дверний седан (G30) і 5-дверний універсал (G31). Корпус виготовлений з багатофазної надміцної сталі та алюмінію. Вагу автомобіля зменшили на 100 кг, порівняно з попереднім поколінням. Двигун розташований попереду із приводом на задні колеса або повний привід (xDrive).
Передня решітка має жалюзі, що закриваються і відкриваються, що дозволяє оптимально охолоджувати двигун і зменшувати аеродинамічний опір. Серія 5 оснащена системою керування автомобілем iDrive шостого покоління BMW, яка має чотири варіанти введення вручну, включаючи керування за допомогою розпізнавання жестів.
Спочатку доступні лише три бензинові мотори - два 4-х циліндрових об'ємом 2,0 і 3,0 літра потужністю 184 і 252 к.с. і один 6-циліндровий рядник об'ємом 4,0 літра потужністю 335 к.с. Дизелів доступно чотири модифікації - два 4-х циліндрових об'ємом 2,0 і 2,5 літра і потужністю 190 і 231 к.с. і два 6-ти циліндрові рядники об'ємом 3,0 і 4,0 літра потужністю 261 і 315 к.с. Також доступна конфігурація автомобіля із гібридним двигуном. Трансмісій на вибір дві - 6-ступінчаста механіка і 8-ступінчастий автомат Steptronic.