El E39 M5 tiene un motor V8 muy modificado S62 basado en el motor M62. Tiene una cilindrada de 4,9 L y eroga 400 CV a 6600 rpm (294 kW). Estaba equipado con el sistema BI-VANOS, que varia el comportamiento de los árboles de levas de admisión y escape; y poseía mariposas de acelerador individuales para cada cilindro, permitiendo un tiempo de respuesta del motor muy superior.
