Az X5-tel kezdődően a BMW crossover sorozat bővült, és 2003-ban elkezdtek kompakt crossovert gyártani X3, majd 2008-ban megkezdték egy luxus középkategóriás crossover gyártását X6, amely megosztja platformját az X5-tel.
Első generáció (E53; 1999–2006)
Az X5 története 1994-ben kezdődik, amikor a Rover felvásárlása után megjelentek a BMW crossoverek gyártásával kapcsolatos ötletek. 1996 őszére jóváhagyták a tervet, és meghatározták az X5 tervezési alapját (E53), a prototípusokat pedig 1997 második felében tesztelték. 1999. szeptember 1-jén megkezdődött a gyártás első generációs X5 E53 karosszériával a BMW egyesült államokbeli gyáraiban a dél-karolinai Greerben és a mexikói Tolucában.
A BMW X5-öt elsősorban sportautónak tervezték, és terepjáró képességei alatta marad a Range Rovernek, «kiagyal». E tekintetben a BMW bevezette az X5 besorolást a SAV- ként (Sports Activity Vehicle), SUV helyett.
2003-ban az autót átalakították. A változtatások a fényszórókat, a hűtőrácsokat, a hátsó lámpákat, az új karosszériaszíneket, a korszerűsített motorokat érintették, és elkezdték használni az új xDrive összkerékhajtási rendszert. Mostantól az autó a motorteljesítmény tetszőleges százalékát küldheti az első vagy a hátsó tengelyre ahelyett eredeti rendszerek 62%-38%.
Öt benzinmotor volt - 3,0 liter (l6, 231 LE), 4,4 liter (V8, 286 LE), 4,4 liter (V8, 320 LE), 4,6 liter (V8, 340 LE) és 4,8 liter (V8, 360 LE). Csak két dízelmotor van - mindkettő 3,0 literes, 184 és 218 LE teljesítménnyel. A sebességváltók 5 és 6 sebességes automata és mechanikusak voltak. 2006-ban az E53 gyártása befejeződött, és az új E70 karosszéria váltotta fel.
Második generáció (E70; 2006–2013)
A 2006. augusztusi Párizsi Autószalonon bemutatták a BMW X5 második generációját. 2006 novemberében megkezdődött a hivatalos értékesítés. A gyártás is az USA-ban folyt. A megújult első generációban bemutatott xDrive összkerékhajtási rendszert az E70-en is használják további fejlesztésekkel. Az autó karosszériája 165 mm-rel hosszabb, 60 mm-rel szélesebb lett, a tengelytáv pedig 110 mm-rel nőtt.
Az autó számos új technológiai fejlesztést tartalmaz ebben az osztályban, beleértve az iDrive rendszert, az elektronikát «joystick» sebességváltás, LED-es hátsó lámpák, szélvédő visszajelzők, aktív kormányzás, aktív felfüggesztés, aktív bukókeretek és egyéb megoldások a kényelmesebb és biztonságosabb utazás érdekében. Az autó belseje nagyobb lett és teljesen felfrissült. Volt egy központi kijelző nagy képernyővel. Hétre növeltük az ülések számát azáltal, hogy összecsukható üléseket szereltünk a csomagtartóba.
Az X5 - 3,0 literes - benzinmotor négy modelljét telepítették (l6, 261 LE), 3,5 liter (l6, 302 LE), 4,8 liter (V8, 350 LE) és 5,0 liter (V8, 402 LE). Eleinte három dízelmotor volt - 3,0 liter (l6, 232 LE), 3,5 liter (l6, 282 LE), 3,5 liter (l6, 265 LE). 2011-ben két 6 hengeres soros dízelmotor jelent meg, 3,0 és 4,0 literes kapacitással, 242 és 302 LE teljesítménnyel. A sebességváltó eleinte csak egy 6 sebességes automata Steptronic volt, 2011 óta pedig egy 8 sebességes automata ZF 8HP jelent meg.
Harmadik generáció (F15; 2013 – napjainkig idő)
A harmadik generációt a Frankfurti Nemzetközi Autószalonon mutatták be 2013 szeptemberében. A gyártás 2013 augusztusában kezdődött, a hivatalos értékesítés pedig 2013 novemberében kezdődött. A BMW tervezője, Mark Johnson által tervezett külső megjelenést 2010 novemberében hagyták jóvá. Az autó karosszériája kicsit nagyobb lett, a tengelytáv változatlan maradt. Az ultranagy szilárdságú acél, hőre lágyuló műanyagok, alumínium és magnézium felhasználásának köszönhetően 90 kg-os súlycsökkenést sikerült elérni. A belső tér immár 10,25 hüvelykes kijelzőt kapott.
A benzinmotorok három változata került beépítésre: egy 3,5 literes soros l6 302 lóerővel, egy 5,0 literes V8 444 lóerővel és egy 2,0 literes soros l4 egy hibrid erőműben, összesen 298 LE teljesítménnyel. A dízelmotorok három változata is létezik - 2,0 literes l4 215 lóerővel, 3,0 literes l6 254 lóerős teljesítménnyel. és 3,0 literes l6 309 LE. Csak egy sebességváltó van felszerelve - egy 8 sebességes automata ZF 8HP.