В 2017 г. BMW 5-й серии (G30) была полностью перепроектирована на модульной платформе OKL, позаимствованной у 7-й серии (G11). В сентябре на Франкфуртском автосалоне дебютировала BMW M5, получившая отдельный индекс F90. В её конструкции широко используются углеродное волокно (крыша, каркас салона) и алюминий (капот, багажник, двери), поэтому она на 40 кг легче, чем в предыдущем поколении. Мощность 4.4-литрового двигателя V8 (S63) с прямым впрыском и двойным турбонаддувом была доведена до 600 л.с. Впервые на M5 в стандартную комплектацию вошла 8-ступенчатая автоматическая коробка передач M Steptronic с функцией Drivelogic и возможностью ручного переключения с помощью подрулевых лепестков, а также интеллектуальная система полного привода M xDrive с тремя режимами (4WD, 4WD Sport и 2WD). Вместе с этим автомобиль оснащается и более привычным оборудованием: контролем устойчивости DSC, системой рулевого управления всех колёс (Integral Active Steering), электронным задним дифференциалом, электронной регулировкой амортизаторов, адаптивным круиз-контролем, селектором iDrive, проекционным дисплеем Head-Up и др. Для тех, кому нужно больше мощности, с 2018 г. доступна 625-сильная модификация M5 Competition.

После незначительного фейслифтинга 2020 г. BMW M5 получила третью, самую продвинутую модификацию под названием CS (Competition Sport). Если Competition отличается от базовой версии только 625-сильным мотором, то у CS к дополнительной десятке лошадиных сил прилагается ещё целый список оборудования. Это заниженная подвеска с электронноуправляемыми амортизаторами от M8 Gran Coupe, углерод-керамические тормоза с 6-поршневыми передними суппортами, спортивная выхлопная система из нержавеющей стали, эксклюзивные кованые колёса с шинами Pirelli P Zero Corsa 275/35 R20 спереди и 285/35 R20 сзади, доработанные аэродинамические обвесы, бронзовая окантовка решётки радиатора и жёлтые ходовые огни. Вес машины сократился на 70 кг благодаря карбоновым капоту и диффузору и четырём лёгким сиденьям с изображением Нордшляйфе на подголовниках.