為了在賽事中取得勝利，BMW在1972年成立的M部門特別為第一款作品M1打造專屬的3.5升直列六缸引擎，而這具動力系統隨後也被沿用至M635i與第一代M5身上，憑藉雙凸輪軸、每缸四氣門與獨立的進氣歧管與節氣門設計而展現強大速度，隨後的E34 M3也沿用相同架構，但經過重新修改後將排氣量擴大至3.6升，馬力值也提高至311匹，而小改款車型又將排氣量擴至3.8升，造就高達335匹的最大馬力。E39 M5將馬力競賽帶入了另一個新階段，4.9升V8引擎與首度現身的VANOS可變汽門正時控制系統，壓榨出394匹馬力並結合專屬的六速手排變速箱，將0～100km/加速推進到5.2秒的境界，不過E60 M5的F1技術更厲害，高轉速5.0升V10引擎的507匹馬力與六速SMG III自手排，將加速競賽推向4.7秒的高峰。
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| E34 M5引擎 |
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| E39 M5引擎 |
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| E60 M5引擎 |
| 車型 |
E28 M5 |
E34 M5 |
E39 M5 |
E60 M5 |
| 引擎型式 |
3.5升直六 |
3.6~3.8升直六 |
4.9升V8 |
5.0升V10 |
| 最大馬力 |
286hp/6500rpm |
311hp～335hp |
394hp/7000rpm |
507hp/7750rpm |
| 車重 |
1550kg |
1670kg |
1826kg |
1855kg |
| 0～100km/h |
6.2秒 |
6.3秒/5.9秒 |
5.2秒 |
4.7秒 |
| 極速 |
246km/h |
250km/h |
250km/h |
330km/h |
