Im Dezember 1987 stellte BMW die 5er-Baureihe E34 als Nachfolger des E28 vor. Die Baureihe E34 gehörte, wie schon das Vorgängermodell, zur oberen Mittelklasse. Das Erscheinungsbild des E34, der unter Designchef Claus Luthe entstand, lehnt sich an die 7er-Limousinen der Baureihe E32 an. Ab September 1991 gab es als zweite Karosserievariante einen Kombi, den Touring.

Zum Marktstart im Januar 1988 war zunächst nur die Limousine mit den Zwölfventiler-Reihensechszylindern (BMW M20 520i, 525i und die größeren BMW M30: 530i und 535i) lieferbar, die bereits von anderen BMW-Baureihen (E23, E32) bekannt waren. Der E34 wirkte deutlich erwachsener als sein Vorgänger und war eine vollkommene Neuentwicklung die sich stark am E32 orientierte. Die Karosserie wurde aerodynamisch stark optimiert. Neben den Benzinmodellen gab es auch wieder ein Dieselmodell, den 524td. Später war auch der 525tds erhältlich. 1989 gab es eine Neuauflage des M5, der an eigens entwickelten turbineartigen Leichtmetallraedern zu erkennen war.

Der E34 war der erste 5er, der auch mit Allradantrieb bestellt werden konnte. Dieser war nur als Modell 525iX (M50B25) in beiden Karosserievarianten (Limousine und Touring) lieferbar. Das System verfügte über ein elektrisch betätigtes Lamellensperrdifferential zwischen Vorder- und Hinterachse, sowie ein hydraulisch betätigtes Sperrdifferential an der Hinterachse. Im normalen Fahrbetrieb betrug die Kraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse 36 %/64 %. Je nach Fahrsituation und Traktion an den einzelnen Rädern konnte die Steuerelektronik ohne Zutun des Fahrers das Mittendifferential und das Hinterachsdifferential sperren. Die Produktionszahlen betrugen für den BMW 525ix Limousine (E34) 4.783 Stück und für den BMW 525ix Touring (E34/2) 4.583 Stück. Für das Nachfolgemodell E39 war dagegen kein Allradantrieb lieferbar – erst mit der 5er-Baureihe E60 wird wieder eine Allradversion (xDrive) angeboten. Der E34 erfuhr während seiner Bauzeit neben technischen Veränderungen – so befindet sich beispielsweise die Autobatterie bei den Ausführungen M30 und M60 immer unter der Rücksitzbank; die M20 haben sie im Motorraum und die M50 ab Baujahr 1991 wiederum ebenso unter der Rücksitzbank auf Beifahrerseite – auch kleine optische Retuschen.

Ab 1989 war wie schon beim Vorgänger wieder ein M5 erhältlich, später wurde das Aggregat auf 3,8 Liter Hubraum erweitert.