於2011上海車展中進行全球首演的F10世代M5概念車，在外觀方面維持M家族一貫的設計概念，三口式氣壩、後分流器、雙邊四出排氣尾管與行李廂上的小尾翼，展現出低調的霸氣。在車身方面也導入大量碳纖維與鋁合金材質打造，以達到輕量化與高強度的目標，車重也控制在1830kg左右。而底盤懸吊方面也經過M GmbH精心調校，加上包括最新的DSC駕駛模式轉換、M-Dynamic-Mode動態模式與懸吊系統的設定等，搭配前265/35R20、後295/35R20的MICHELIN Pilot Super Sport配胎與輕量化鋁圈，其操控性能的優異不由分說。
而新M5概念車在動力方面一如預料的搭載S63 4.4L V8 M TwinPower雙渦輪增壓引擎，擁有555hp/69.13kgm的最大動力輸出，搭配七速M-DCT Drivelogic雙離合器自手排變速箱、並附有Active M差速器，有著0-100km/h加速4.5秒、極速則以電子系統限制於250km/h。而在量產版本的M5方面，則預估將擁有約580hp最大馬力與73.5kgm峰值扭力輸出，若是解除限速也可望達到極速300km/h的表現。同時，考量到現今強調綠能的風潮，BMW也基於EfficientDynamic科技，為新M5加入Start-Stop引擎怠速自動啟閉系統與動能回收充電系統，以兼顧性能與節能並存的目標。
