除了酷似7 Series的新世代家族式外型使新一代5 Series看起來更具侵略性，全車系標配LED頭燈組，並可選配自適應遠近光功能，配置的主動式進氣調節水箱護罩，能依行駛狀況自動啟閉水箱護罩，除了可適時降低風阻，也能間接提升油耗表現，使此代的風阻係數最低更可達0.22cd。車身以鋁合金和高強度鋼打造，車重較舊款減輕了約100kg，搭配全新的底盤結構，在車身輕量化與操控上均得到顯著的提升。

中控台上方的10.25吋多功能顯示幕一樣搭載iDrive系統，整合導航、藍芽、娛樂和車況信息，並有著手勢控制功能，藉由感應裝置判別手勢從而進行控制，減少需要分神的機會，進一步提升行車安全，抬頭顯示幕面積也較過去加大70％。此外，由於車長增加至4935mm，後排獲得更多的腿部空間，除了新式樣附按摩功能的座椅配置，在擋風玻璃和車頂篷的減噪工程上也進行強化，搭配室內香芬及四區空調，提供更舒適的乘坐感受。

在科技輔助項目上，新一代5 Series除了搭載車道偏移警示、主動式側撞防護、碰撞控制警示系統等，亦可選配由由ACC智慧巡航與主動車道維持輔助等系統所構成的自動駕駛功能，對應速率範圍為靜止到210km/h。

動力方面，屬於柴油車款的520d和530d分別搭載2.0升直4渦輪增壓引擎、3.0升直6渦輪增壓引擎，最大輸出各為190hp/40.8kgm、265hp/63.2kgm，按過往慣例，原廠亦推出更節能的520d EfficientDynamics版本，原廠公布的平均油耗表現由一般520d的24.4km/L提升至25.6km/L。汽油動力部分，530i的2.0升直4渦輪應壓引擎，可產生252hp/35.7kgm之最大輸出，540i配置3.0升直6渦輪增壓引擎，最大輸出則為340hp/45.9kgm，除了520d EfficientDynamics，皆有四驅設定的xDrive版本，520d則可選擇搭配6速手排或8速Steptronic手自排，其餘車型一律配置8速Steptronic手自排變速箱。

在M5未正式推出前，新一代5 Series性能霸主暫時由M550i xDrive擔當，4.4升V8雙渦輪引擎擁有462hp/66.3kgm的強悍輸出，搭配8速Steptronic手自排變速箱，0～100km/h衝刺僅需4.0秒，動力性能明顯勝過採3.0升V6雙渦輪、最大馬力400hp的AMG E43。 

另外，BMW也為新世代的5 Series導入Plug-in Hybrid插電式混合動力系統的530e iPerformance，以2.0升渦輪引擎為基礎，搭配電動馬達，綜效輸出為252hp/42.8kgm，純電行駛距離則為45km。