L'any 1985 BMW va començar a comercialitzar el primer M5. Aquell model inicial era un Sèrie 5 E28 acoblat a un motor de 3,5 litres i 6 cilindres en línia que arribava als 280 CV de potència del qual es van fabricar poc més de 2.000 unitats, venudes a Europa i els Estats Units i el Canadà.

El segon M5 va aparèixer l'any 1989 sobre la base de l'E34, molt més gran i pesant que el seu predecessor, que utilitzava un motor de 6 cilndres en línia amb una potència de 315 CV, tot i que les últimes versions van arribar als 340 CV.

BMW va canviar d'estratègia el 1998, amb l'aparició de l'M5 sobre la base de l'E39: per primer cop els bavaresos van abandonar el motor de 6 cilindres i van apostar per un potent V8 de 400 CV. Però encara hi havia marge de millora, i el quart M5, fabricat sobre la base de l'E60 va utilitzar un motor V10 provinent de la Fórmula 1 que arribava als 507 CV de potència.

L'últim M5 amb tracció posterior va ser l'F10, aparegut l'any 2011 i que utilitzava un motor V8 turbo de 560 CV. L'actual M5, anomenat F90, ja arriba als 600 CV de potència i és el primer cop que utilitza un sistema de tracció integral xDrive.