От обычной BMW 5-series E34 M5 E34 внешне отличалась иным передним бампером, боковыми аэродинамическими «юбками», задним аэродинамическим диффузором, раздвоенной выхлопной трубой, иными зеркалами заднего вида (появились только с 1993 года на NA-spec) и колёсными дисками. Версии NA-spec (версии для США) отличались дополнительными поворотниками на передних крыльях.
Салон М5 E34 отличался более дорогой кожей, иной приборной панелью, иным рулём. На выбор покупателя предлагалось 2 руля — M-Technic Steering Wheel
E34_M5_с рулём M-technic Steering Wheel

и M-Technic II Steering Wheel

( устанавливался на NA-spec, но за доплату).
Салон с рулём M-Technic II Steering Wheel (за доплату, на NA-spec устанавливались)
Первая версия NA-spec отличалась наличием климат — контроля, и светло-серой кожей. Вторая версия отличалась сближенным передаточным отношением с 3.91:1 до 3.73:1 для лучшей экономии топлива, 3-х позиционной памяти водительского кресла и уникальным цветом Calypso Red Metallic в качестве опции. Третья версия отличалась оригинальными боковыми зеркалами, отсутствием хрома (Shadowline), пакетом Nurburgring и уникальными цветами Lagoon Green Metallic и Avus Blue Metallic.

Первые машины имели двигатель S38 B36 (3,535 см3). Двигатель S38 B36 имел мощность 315л.с. при 6900 об/мин и тягу 371 Нм при 4750 об /мин.

Двигатель 3.6 S38B36
Начиная с 1991 года, на все машины ставили двигатели S38 B38 (3,795 см3). Такие же двигатели устанавливали и на М5 Touring.
Двигатель S38 B38 отличался от S38 B36 увеличенным объёмом, увеличенной компрессией с 10:1 до 10.5:1, перенастроенной системой фаз газораспределения, новой системой впрыска Bosch Monotonic 3.3, что в общем дало прибавку в мощности до 340л.с. и тяги до 412Нм.

До 1994 года на машины устанавливались МКПП-5 Getrag 280/5 со следующими отношениями: 3.51 (1), 2.08 (2), 1.35 (3), 1.00 (4), 0.81 (5) и главным передаточным отношением 3.91:1. С мая 1994-го года устанавливались МКПП-6 Getrag Type-D со следующими отношениями: 4.23 (1), 2.52 (2), 1.66 (3), 1.22 (4), 1.00 (5), 0.83 (6) и главным передаточным отношением 3.23:1. На всех М5 е34 стоял дифференциал с максимальным коэффициентом трения 25%.
Версии с двигателем S38 B36 оснащались колёсными дисками M System I

версии с двигателем S38 B38 — дисками M System II.

Колёса с дисками M System I имели размерность 235/45ZR17, а с дисками M System II — 255/40ZR17. Все М5 E34, построенные после мая 1994 года (Final Evolution) имели колёса с дисками M Parallel Spoke размерностью 245/45ZR17.

Было 7 специальных версий М5 E34: "Cecotto" Edition, "Winkelhok" Edition, "Naghi Motors" Edition, "20 Jahre" Edition, UK Limited Edition, М5 Touring "Elekta" Edition и Final Evolution.
"Cecotto" Edition названа в честь одного из пилотов команды BMW Johnny Cecotto. Разработчики пытались создать «идеальный М5 E34». Всего было произведено 22 экземпляра.

Автомобили отличались двухцветной кожей Nappa, отделкой из карельской берёзы, электрорегулировками и памятью для сидений водителя и пассажира. Автомобили окрашивались в два цвета: Lagoon Green metallic или Mauritius Blue metallic. Все авто были построены в 1991 году.
"Winkelhok" Edition названа в честь другого пилота команды BMW Joachim Winkelhok. Всего был создан 51 экземпляр. Отличалась уменьшенным аккумулятором (с 85 до 66 ампер/час.), уменьшенным бензобаком (с 98 до 80 литров), обвесом и капотом из углеволокна, расширенными дисками M System I — 255 ZR17, маленьким задним спойлером на подобие того, что стоял на М5 E28. В данной модификации упор был сделан на уменьшение веса.
"Naghi Motors" Edition. Эти авто поставляли в Саудовскую Аравию. Автомобили имели двигатель S38 B36 увеличенной мощности — 318л.с. и окрашивались в цвета Jet Black, Alpine White II и Lagoon Green Metallic. Всего было произведено 15 единиц этой версии. Машины отличались отсутствием хрома (Shadowline), 3-х дисковым CD чейнджером, зелёной полосой по борту, наподобие линии Alpine, красными ремнями безопасности, телефоном.
"20 Jahre" Edition была построена к 20-ти летнему юбилею Motorsport GmbH. Построено 20 экземпляров данной модификации. Все авто были построены в октябре 1992 года. Все машины окрашивались в цвет Mugello Red. Двигатель S38 B38.

Отличается пакетом Shadowline, Airbag для водителя, омывателями фар, кондиционером с автоматической рециркуляцией и очисткой воздуха в салоне, 3-х дисковым CD чейнджером, аудиосистемой с 12-ю колонками (у обычной М5 E34 их 8), более низким обвесом, покрашенным в цвет Jet Black, колёсами M System II, покрашенными в цвет Jet Black, сиденьями Recaro SR Sport серого цвета, торпедо и рулём, обшитым чёрной алькантарой, красными ремнями безопасности и табличкой на центральной панели «One of 20».
М5 UK Limited Edition был построен в 50-ти экземплярах. Отличалась цветом Rosso Red Metallic с двухцветным салоном из чёрного верха Торпедо, а остальное белая кожа, и карельской берёзой (15 экземпляров).

Был и второй вариант — цвета Orinoco Metallic и салоном с кожей тёмно-серого цвета и деревом цвета спелой сливы (35 экземпляров).

М5 Touring "Elekta" Edition продавался только в Италии. Автомобиль был создан в количестве 20 экземпляров. Все машины были произведены между Маем и Июлем 1995 года. Окрашивались в цвет Sterling Silver Metallic, салон обшивался кожей Nappa цвета Marine, British Racing Green, или Hazelunt. Все авто оснащались дисками M Parallel Spoke. От всех остальных M5 Touring данная версия внешне отличалась только релингами на крыше.
М5 Final Evolution отличался новой МКПП-6 Getrag Type-D, двухслойные тормозные диски, колёсные диски R18 M Parallel Spoke, слегка расширенный передний бампер. В салоне тоже произошли изменения. Сиденья Recaro имели наращенную боковую поддержку и обивка сидений была украшена логотипами ////М5 (на обычные М5 такая кожа предлагалась за доплату).

Всего было выпущено:
EU-spec, 3.6 (LHD): 5,877 с 9.88 по 4.92
UK-spec, 3.6 (RHD): 524 с 11.89 по 11.91
NA-spec, 3.6 (LHD): 1,678 с 12.89 по 4.93
SA-spec, 3.6 (RHD): 265 с 9.90 по 3.93
EU-spec, 3.8 (LHD): 2,676 с 12.91 по 7.95
EU-spec, 3.8 Touring (LHD): 891 с 3.92 по 8.95
UK-spec, 3.8 (RHD): 343 с 12.91 по 6.95
Всего было три модельных года версии М5 NA-spec: 1991-го года, 1992-го и 1993-го.
1991-го было выпущено 1292, 1992-го — 125, 1993-го — 261.
В августе 1995 года с конвейера в Гархинге сошла последняя BMW M5. BMW доказала всему миру, что М5 — один из немногих автомобилей бизнесс-класса, который сочетал в себе несочетаемое: отменную динамику и управляемость и высокий уровень комфорта.