E39 (1998—2003) получил двигатель значительно большей мощности и производился в гораздо большем количестве, чем предыдущие поколения. В отличие от предшественников, E39 M5 собирали не вручную, а на обычной производственной линии на заводе в Дингольфинге, Германия.
Производство началось с октября 1998 года, после того как он был представлен в этом же году на Женевском автосалоне. В общей сложности в период с 1999 по 2003 годы было произведено 20482 единиц E39 M-версии. Они имели три модификации: европейская с левым и правым рулём, и североамериканская.
На E39 M5 устанавливался V-образный восьмицилиндровый двигатель S62 объёмом 5 литров, выдающий мощность в 400 л. с. (294 кВт).
На все E39 M5 так же устанавливалась коробка Getrag type D, 6-ступенчатая механическая коробка, имеющая передаточные числа:
Аналогичная трансмиссия использовалось на E39 540i, но в связи с установкой более мощного двигателя S62, были внесены некоторые изменения. Различия состоят в использовании более прочного и надежного сцепления, а также самоблокирующегося дифференциала главной пары с передаточным числом 3,15.
Автомобиль имеет время разгона до 100 км/ч за 5,1 с, до 200 км/ч за 16,6 с, а максимальную скорость, ограниченную электроникой, в 250 км/ч. Фактическая максимальная скорость составляет чуть больше 300 км/ч. Время на Нюрбургринге E39 M5 составляет 8:28:00, а на трассе Top Gear 1:27:00.
Хотя был построен всего один прототип E39 M5 Touring, BMW решили не производить его серийно по финансовым соображениям. В феврале 2010 года в рамках 25-летия BMW М5, этот прототип M5 был показан с кабриолетом E34 M5 Cabriolet, который также серийно не производился (кабриолет строился, но в рамках E63/64 BMW 6 серии и M6, а также следующих поколений 5 серии и M5).
