Les motorisations proposées sur la série 5 allaient du petit 1.8 litres jusqu'au fabuleux 3.5 litres emprunté à la BMW M1. La 518 et la 520 ont été commercialisées avec un moteur 4 cylindres (M10). La 520 fût ensuite équipée en 1977 d'un petit 6 cylindres. BMW n'a jamais produit de moteurs diesel pour cette génération de série 5. 
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