Xuất hiện vào giữa những năm 2000 khi BMW vẫn còn tham gia vào bộ môn đua F1 với động cơ V10, chính vì vậy chiếc BMW M5 E60 hiệu năng cao thừa hưởng khối động cơ hút khí tự nhiên 5.0 lít công suất 500 mã lực. Với sức mạnh tương đương Lamborghini Gallardo nguyên bản, chiếc sedan Đức có thể tăng tốc 0-100 km/h chỉ trong 4,1 giây.
Là thế hệ đầu tiên trong lịch sử dòng BMW M5 có trang bị turbo tăng áp, mẫu F10 thậm chí còn được ưu ái với bộ tăng áp kép, góp phần nâng công suất của động cơ S63 V8 4.4 lít lên 552 mã lực. Tại thời điểm đó, mẫu siêu xe mạnh nhất là Ferrari 458 Italia cũng chỉ đạt công suất 562 mã lực. Không chỉ có vậy, thế hệ F10 còn được biết đến với chất lượng hoàn thiện rất tốt và nhiều tiện ích hỗ trợ người dùng.
Được BMW định vị là một thế hệ hoàn toàn mới, nhưng các tín đồ yêu thích dòng M coi F90 là một bản nâng cấp kế thừa trực tiếp dòng F10 trước đó. Bằng chứng rõ ràng nhất là khối động cơ S63 tiếp tục hiện diện, dù đã được cải tiến để tăng công suất lên 591 mã lực.
Là thế hệ nối tiếp ngay sau thế hệ M5 nguyên bản đầu tiên nên E34 nhận được sự yêu mến đặc biệt của cộng đồng mê xe BMW M. Vẫn là động cơ S38 3.5 lít với 6 xy-lanh thẳng hàng nhưng được tinh chỉnh và bổ sung thêm những thành phần quan trọng, giúp tăng công suất lên 311 mã lực. Đồng thời có thêm lựa chọn động cơ S38 3.8 lít với công suất 335 mã lực, giúp M5 E34 trở thành xe sedan 4 cửa mạnh nhất thế giới lúc bấy giờ.
Đây là lần đầu tiên BMW tạo ra được một chiếc xe với ngoại hình trang nhã và thừa hưởng DNA của siêu xe. Dùng chung khối động cơ M88 3.5 lít với M1 – mẫu siêu xe thực thụ duy nhất của BMW từ trước đến nay – nhưng thực chất đã được tinh chỉnh lại để đạt công suất 273 mã lực. Xe cũng sở hữu hệ thống treo độc lậpp hoàn toàn, cùm phanh với 4 piston, hộp số tỷ số biến thiên đóng và vi sai hạn chế trượt.
Thế hệ BMW M5 E39 này từng suýt không trở thành hiện thực do bối cảnh kinh tế thời kỳ đó, hãng đã muốn dừng lại ở bản 540i thông thường và hy vọng các tín đồ tốc độ có thể tạm hài lòng với M3 E63. Rất may là M5 vẫn tiếp tục, tuy nhiên quy trình sản xuất được chuyển sang dây chuyền công nghiệp chung với 5-Series thông thường, không còn được làm thủ công tỉ mỉ như thế hệ E34 trước đó.
