В 1972 году BMW отказывается от использовавшейся ранее нумерации моделей. Выпуск новых серий решено начать с "пятерки" - лимузина среднего класса выпускаемого исключительно в четырехдверном исполнении, получившего код Е12. Первые машины имели много общего с "новым классом" несмотря на то, что их внешний вид был абсолютно новым и был разработан с большим упором на безопасность пассажиров. Со временем новые технические решения были добавлены в конструкцию.

Е12 был анонсирован в сентябре 1972 года во время Олимпиады в Мюнхене. Первыми машинами были 2-х литровые 4-х цилиндровые модели: 520 с карбюратором и гораздо более дорогая 520i с механическим впрыском топлива.. Обе унаследовали двигатели от машин "нового класса" 2000 и 2000ti соответственно. Модельный ряд расширялся довольно быстро. В 1973 он пополнился шестицилиндровой моделью 525 (с двигателем взятым с модели 2500). Нефтяной кризис 1973 года породил спрос на автомобили с малым объемом и уже в 1974 году BMW отреагировал на это выпуском экономичной модели 518.

В 1976 году весь модельный ряд претерпел легкий рестайлиг, результатом которого были видоизмененные задние фонари и приподнятый посередине капот - решение, используемое во всех последующих сериях BMW. В 1977 2-х литровые силовые агрегаты заменены на шестицилиндровые - новую модель двигателя "малая шестерка" получившего код М20. После 1975 года на вершину модельного ряда стала свежеиспеченная 2,8 литровая модель 528 (с двигателем от модели 2800). В 1977 модель 528i сменила ее.

Пятиступенчатые коробки передач появились в 1978 году. На некоторых моделях предоставлялась возможность выбора коробки - с более длинными передачами либо "спортивной" с короткими передачами. В дальнейшем модельный ряд пополнился моделью 530. В 1980 году дебютировала редкая модель 535, разработанная при участии отделения BMW Моторспорт. Более редкими были разве что ее модификации от Альпины с двигателем 3,3 литра.

Качество сборки 5 серии и превосходная комбинация управляемости и мощности с вместительностью и комфортом семейного седана очень быстро принесло ей всемирное признание. Производство данной серии было прекращено в 1981 году.