Con la llegada de la nueva carrocería del Serie 5, la F10, BMW ha aprovechado para renovar a la que hasta ahora había sido la mejor berlina deportiva construida nunca. Y como no podían ser menos, se han superado logrando mejorar en todos los aspectos al anterior E60 de 507 cv y motor V10. El nuevo modelo equipa el conocido V8 4.4L usados ya en X5 y X6 pero llevado hasta los 560 cv para conseguir superar en todo tipo de prestaciones a su predecesor, pero sobre todo se ha trabajado en obtener una eficiencia ejemplar en uso plenamente deportivo sin olvidar las excelencias en uso cotidiano.
No se ha escatimado en la aplicación de las máximas innovaciones para conseguir que este M5 se convierta por méritos propios en el que probablemente sea la mejor berlina deportiva de los próximos años.
El V8 consigue reducir los consumos y emisiones en un 30% respecto al anterior V10. El consumo homologado ha pasado de los 14.8 L/100 km del anterior modelo, a un excepcionales 9.9 L/100 km. Para ello el motor dispone de inyección directa y distribución VALVETRONIC. Además se utilizan distintas medidas como el sistema Star & Stop o un alternador que solo se carga en deceleraciones.
El motor entrega 560 cv entre 6000 y 7000 rpm y dispone de 680 Nm de par entre 1500 y 5750 rpm. Acelera de 0 a 100km/h en 4.4s mejorando en 3 décimas al anterior M5. La velocidad máxima puede llegar 
a ser de 305 km/h.
La caja de cambios es automática de doble embrague conocida como ”Drivelogic“ y dispone de 3 modos de uso automáticos y dos manuales que consisten en distintos niveles de entrega prestaciones y deportividad. Equipa una suspensión adaptativa con amortiguadores electro hidráulicos configurables en tres posiciones de uso para buscar confort o deportividad.
El interior dispone de todos los refinamientos de la actual Serie 5, pero incluye elementos específicos que personalizan a este M5 como una berlina súper deportiva.