宝马5系的初代车型最早可以追溯到1972年，这代车型非常经典，同时也奠定了此后宝马5系的外观设计路线。初代宝马5系已经出现了双肾格栅的设计，只不过尺寸很小，两侧还有4个圆形头灯，而且后视镜还是单侧的，只有驾驶位一侧才会配后视镜。之所以这么做，其实主要原因还是当时人们的安全意识不够，所以转弯的时候都是需要扭头向后看的。
说个题外话，其实最早的车都是没有后视镜的，后来虽然研发出了后视镜，但也仅仅是为了赛车轻量化来考虑的，并不是出于安全。因为当时的赛车副驾需要坐一个人观察后方的路况，但如果副驾一侧配备了后视镜，那就不在需要道路观察员了，整台车的质量就会下降，速度自然更快。
动力上，最初车型搭载的是1.8L和2.0L的四缸发动机，后来这两款发动机被2.0L的直列六缸发动机所取代。至于其他车型，则使用了马力更大的2.5L直列六缸发动机，最大功率是107kW，最大扭矩是208N·m。
第二代宝马5系(E28)：1981-1988年
第二代宝马5系在外观上的变化并不大，双肾格栅和头灯依然在，但是头灯改成了一大一小的设计，而且配置也更丰富了，加入了电动车窗、真皮内饰、电动座椅等配置。另外这代车型还引入了多种动力，有汽油和柴油两个版本，而且从这代开始，宝马M5也诞生了，本来是限量发售500台的，但订单数量远超预期，最终生产了2241辆，该车搭载了一台3.4L的直列六缸发动机，最大功率是136kW，最大扭矩是290N·m。
第三代宝马5系(E34)：1988-1996年
这代宝马的外观发生了一点改变，整体感觉没有那么复古，变的更动感时尚了。这代车型同样推出了多款发动机车型，后面推出的改款车型还加入了四驱系统。另外这代宝马5系也首次打入了中国市场，为以后的发展奠定了基础。在配置方面，第三代宝马5系也有了明显的提升，比如车载冰箱、车载电话等，这代宝马5系在1988-1996年累计卖出了超过133万辆，销量相当惊人。
第四代宝马5系(E39)：1995-2004年
第四代宝马5系在外观的改动是非常大的，车头的四个圆形头灯聚合到了一起，也由此诞生了天使眼的标志性设计，并沿用至今。 此外内饰也更高级，用料也更讲究，增添了豪华氛围。另外，在1998年宝马推出了基于第四代开发的宝马M5，该车搭载了一台5.0L的V8自然吸气发动机，最大功率是294kW，最大扭矩是500N·m，成为了当时最快的四门轿车。
第五代宝马5系(E60/E61)：2003-2010年
第五代的外观相比之前算是革命性的变化，如果说第四代还有前几代的影子，那第五代就真的是彻头彻尾的改变了，这种改变在当时还引起了很多人的不满，其外观设计师克里斯·班戈还被喷的很惨，但不可否认的是，它的白眉大灯和“鸡腿”挡把等经典设计确实是非常成功的。在2005年的法兰克福车展上，宝马发布了最新一代的宝马M5，该车搭载了一台V10发动机，这台发动机采用了F1赛车的技术，最大功率是373kW，最大扭矩是520N·m。还有一点，在2005年华晨宝马正式成立，并开始国产宝马5系，而且针对国内消费者的需求还推出了中国特供的长轴距宝马5系。
第六代宝马5系(F10)：2010-2017年
第六代宝马5系的外观同样是颠覆式的设计，因为宝马5系的设计师换人了，由荷兰设计师阿里德安·范·霍伊敦克操刀，不过市场证明它是非常成功的。内饰也变的更有豪华感和科技感了，采用了真皮和钢琴烤漆等元素，视觉上也更有层次感。另外，华晨宝马在2010年引进了第六代宝马5系，并推出了长轴距版，轴距加长了140mm。
第七代宝马5系(G38)：2017-2023年
第七代宝马5系的外观又做了不小的调整，它的天使眼大灯被从英菲尼迪跳槽过来的设计师重新整容了一遍，开创性的增加了开眼角的设计。另外内饰也发生了很大的变化，采用了类似7系的设计风格，搭载全液晶仪表，科技感更强。
然后在2020年，第七代宝马5系迎来中期改款，采用了全新的外观设计，整个前脸也更凌厉了，尾灯采用三维立体设计，视觉冲击力更强。车机则采用了iDrive7系统，进一步提升了便利性。
第八代宝马5系：2024-
第八代宝马5系是在2023年的广州车展上进行全球首发的，定位是一台智能豪华座驾，不论是外观、内饰还是智能化，这代宝马5系都进行了很大的升级，而且还为中国市场提供了专属高定，为中国用户创造了不一样的豪华体验。另外，第八代宝马5系还同步开启了纯电i5的时代，为纯电豪华市场带来了新鲜的血液。