В 1972 г. компания BMW приняла новую систему обозначения автомобилей трёхзначными индексами, которая действует и сегодня. Первая цифра обозначает серию, соответствующую рыночному сегменту (3-я серия – «D», 5-я серия – «E», 7-я серия – «F»), а остальные две – объём двигателя в децилитрах. При этом разные поколения одной и той же серии принято называть заводскими индексами из одной буквы и двузначного числа. Первой моделью, на которой применили новую систему, стала BMW E12 – родоначальница 5-й серии, представленная в 1972 г. во время Олимпиады в Мюнхене. Она пришла на смену седанам семейства New Class и определила дизайн всех последующих BMW до середины 80-х гг. За характерный силуэт с обратным наклоном решётки радиатора, слегка прищуренными сдвоенными круглыми фарами и заострённым капотом эти машины прозвали «акулами». Несущий кузов E12 разрабатывался с помощью компьютера для расчёта передней и задней зон деформации, а затем проходил испытания в аэродинамической трубе, что помогло достичь коэффициента лобового сопротивления 0,44. Командой стилистов руководил французский дизайнер Поль Брак, но свой вклад внёс и Марчелло Гандини из ателье Bertone – автор дизайна концепт-кара BMW 2200ti Garmisch, показанного на Женевском автосалоне 1970 г.

BMW E12 унаследовала у предшественников рядные 4-цилиндровые моторы серии M10, доступные как с карбюраторами, так и с механическим впрыском Kugelfischer. Это были модификации BMW 518 (1.8 л, 90 л.с.), BMW 520 (2.0 л, 115 л.с.) и BMW 520i (2.0 л, 130 л.с.). Затем последовали модификации BMW 525 (2.5 л, 145 л.с.), BMW 528 (2.8 л, 165 л.с.), BMW 530 (3.0 л, 177 л.с.) и BMW 533i (3.2 л, 200 л.с.) с рядными 6-цилиндровыми двигателями серии M30, позаимствованными у больших седанов семейства New Six и купе E9. В 1976 г. BMW 520 получила 2-литровый рядный 6-цилиндровый мотор M20 мощностью 122 л.с. Тем временем на другие модификации был установлен механический впрыск Bosch K-Jetronic, впоследствии заменённый более продвинутым Bosch L-Jetronic. До 1976 г. 4-цилиндровые модификации отличались утопленной центральной частью капота, а 6-цилиндровые – выпуклой, в сочетании с хромированной окантовкой «почек» решётки радиатора. Потом все получили одинаковый капот с узкой приподнятой полосой по центру.

Будучи семейным седаном со спортивными характеристиками, BMW 5-й серии быстро получила признание во всём мире и завоевала свою долю рынка. Она славилась динамикой разгона и высоким качеством сборки, но некоторые журналисты критиковали её за узкий салон, плохое шумоподавление и чрезмерный крен кузова в поворотах, вызванный сочетанием мягких пружин и жёсткого демпфирования. Все модификации BMW E12 имели задний привод, независимую подвеску всех колёс на пружинах с гидравлическими амортизаторами (стойки Макферсона спереди и продольные рычаги сзади), двухконтурную тормозную систему и 14-дюймовые легкосплавные диски. 6-цилиндровые версии оснащались усилителем руля и дисковыми тормозами на всех колёсах. На выбор предлагались 4-х или 5-ступенчатая механическая коробка передач Getrag и 3-ступенчатая автоматическая ZF.

У BMW E12 ещё не было высокопроизводительной модификации M5, но с 1974 г. подразделение BMW Motorsport предлагало по спецзаказу тюнинг-пакеты для заводских седанов 525, 528 и 528i. Пакет Motorsport 530 включал 3-литровый карбюраторный мотор мощностью 180 л.с. от BMW 3.0S, пакет Motorsport 530i – инжекторную версию этого агрегата мощностью 200 л.с., а Motorsport 533i – 3.2-литровый двигатель с впрыском топлива от BMW 633CSi. Также в эти пакеты входили дифференциал повышенного трения, укороченные передаточные числа, вентилируемые дисковые тормоза, амортизаторы Bilstein, низкопрофильные шины, спортивный руль и спортивные сиденья Scheel или Recaro. В связи с повышенным спросом в 1980 г. компания решила включить модификацию в свой каталог как BMW M535i. Автомобиль оснащался 218-сильным двигателем M90, 5-ступенчатой механической коробкой передач, LSD, увеличенными тормозами, усиленной подвеской, рулевым колесом от BMW M1 и сиденьями Recaro, а в качестве опций – передним и задним спойлерами и М-полосками на кузове. За год было произведено 1650 таких машин, включая 240 CKD для рынка Южной Африки. А всего с 1972 по 1981 гг. фирма продала 699094 ед. BMW E12.