Впервые BMW M5 E34 с двигателем 3.6 литров была показана в сентябре 1988 года на Франкфуртском автосалоне, а 3.8 литровая версия была представлена в 1991 году, тогда же, когда и версия Touring.
Все М5 E34 собирались в маленьком городке Гархинге, пригороде Мюнхена. Версию для ЮАР собирали на месте (то есть в самом ЮАР) на маленькой фабрике в Росслине из кит-комплектов, поставлявшихся из Германии. От обычной BMW 5-series E34 M5 E34 внешне отличалась иным передним бампером, боковыми аэродинамическими «юбками», задним аэродинамическим диффузором, раздвоенной выхлопной трубой, иными зеркалами заднего вида (появились только с 1993 года на NA-spec) и колёсными дисками. Версии NA-spec (версии для США) отличались дополнительными поворотниками на передних крыльях.

Салон М5 E34 отличался более дорогой кожей, иной приборной панелью, иным рулём. На выбор покупателя предлагалось 2 руля - M-Technic Steering WheelПервая версия NA-spec отличалась наличием климат - контроля, и светло-серой кожей. Вторая версия отличалась сближенным передаточным отношением с 3.91:1 до 3.73:1 для лучшей экономии топлива, 3-х позиционной памяти водительского кресла и уникальным цветом Calypso Red Metallic в качестве опции. Третья версия отличалась оригинальными боковыми зеркалами, отсутствием хрома (Shadowline), пакетом Nurburgring и уникальными цветами Lagoon Green Metallic и Avus Blue Metallic. Первые машины имели двигатель S38 B36 (3,535 см3). Двигатель S38 B36 имел мощность 315л.с. при 6900 об/мин и тягу 371 Нм при 4750 об /мин. Начиная с 1991 года, на все машины ставили двигатели S38 B38 (3,795 см3). Такие же двигатели устанавливали и на М5 Touring.
Двигатель S38 B38 отличался от S38 B36 увеличенным объёмом, увеличенной компрессией с 10:1 до 10.5:1, перенастроенной системой фаз газораспределения, новой системой впрыска Bosch Monotonic 3.3, что в общем дало прибавку в мощности до 340л.с. и тяги до 412Нм. До 1994 года на машины устанавливались МКПП-5 Getrag 280/5 со следующими отношениями: 3.51 (1), 2.08 (2), 1.35 (3), 1.00 (4), 0.81 (5) и главным передаточным отношением 3.91:1. С мая 1994-го года устанавливались МКПП-6 Getrag Type-D со следующими отношениями: 4.23 (1), 2.52 (2), 1.66 (3), 1.22 (4), 1.00 (5), 0.83 (6) и главным передаточным отношением 3.23:1. На всех М5 е34 стоял дифференциал с максимальным коэффициентом трения 25%.

Версии с двигателем S38 B36 оснащались колёсными дисками M System I