V závislosti od modelu sú nainštalované nasledujúce pohonné jednotky:
- Model 518i: 4-valcový motor M40 so zdvihovým objemom 1,8 litra.
- Modely 520i/525i (s pracovným objemom 2,0 l a 2,5 l): do apríla 1990 motor M20, od mája 1990 (výkonnejší 4-ventilový motor M50.
- Modely 530i/535i: 3,0 l a 3,5 l motor M30.
- Model 524td: turbodieselový motor M21 so zdvihovým objemom 2,4 litra.
- Modely 525td/525tds 2,5L turbodieselový motor M51.
Blok motora zo sivej liatiny má vŕtanie valcov. Pri výraznom opotrebovaní alebo škrabancoch na stenách valcov je možné valce honovať, to znamená brúsiť v špeciálnej dielni.
Potom by sa mali inštalovať iba nadrozmerné piesty. V spodnej časti bloku motora je na jeho ložiskách uložený kľukový hriadeľ. Ojnice, ktoré komunikujú s piestami, sú osadené na balvanitých klzných ložiskách kľukového hriadeľa. Spodnú časť motora dopĺňa olejová vaňa. ktorý zhromažďuje olej potrebný na mazanie a chladenie motora. Hlava valcov je priskrutkovaná k hornej časti bloku motora. Ide o hliník, keďže tento kov má v porovnaní s liatinou vyššiu tepelnú vodivosť a nižšiu mernú hmotnosť.
Hlava valcov je postavená na princípe takzvaného krížového prúdenia. V hornej časti hlavy valcov je vačkový hriadeľ. Vačkový hriadeľ je u motorov M40, M20 a M21 poháňaný od kľukového hriadeľa cez ozubený remeň a u motorov M50 a M51 cez jednoradovú valčekovú reťaz. Vačkový hriadeľ na motoroch M20 a M30 ovláda sacie a výfukové ventily v tvare V. 4-ventilový motor M50 má druhý vačkový hriadeľ; každý hriadeľ poháňa buď sacie alebo výfukové ventily priamo pomocou bezúdržbových hydraulických zdvihákov. Dieselový motor M51 má tiež hydraulické tlačné zariadenia. Na dieselovom motore M21 a na 4-valcovom motore M40 ovláda vačkový hriadeľ ventily cez vahadlá na strane protiľahlej k ventilu na guľôčke (na samokompenzačnom motore M40) prsty. Na motoroch M20, M21 a M30 sa v rámci bežnej údržby a po opravách vyžadujú pravidelné kontroly a vôle ventilov.
Od septembra 1992 sa benzínové 6-valce ďalej vyvíjajú, okrem iného sú vybavené systémom variabilného riadenia vačkového hriadeľa, skrátene VANOS. V tomto prípade sa pomocou nastavovacieho prvku v závislosti od otáčok motora otočí sací vačkový hriadeľ o určitý uhol vzhľadom na reťaz, čím sa zachová optimálny moment zapaľovania. Nastavovací prvok je ovládaný riadiacou jednotkou motora. Ďalšími vylepšeniami boli zaistenie čo najhladšieho chodu motora, momentovej charakteristiky, zloženia výfukových plynov a spotreby paliva: zvýšenie kompresného pomeru v spojení so selektívnou reguláciou klepania, inštalácia jednoduchých ventilových pružín s nízkymi silami pružiny, ľahké piesty s predĺženými spojovacími tyčami.
Mazanie motora zabezpečuje olejové čerpadlo namontované na 6-valcovom benzínovom motore a na 2,4-litrovom naftovom motore v prednej časti kľukovej skrine motora a v závislosti od typu motora buď priamo z kľukového hriadeľa alebo cez medzihriadeľ. Na 4-valcovom a naftovom motore so zdvihovým objemom 2,5 litra je olejové čerpadlo umiestnené v kryte rozvodovej skrine a na konci kľukového hriadeľa a je spojené s posledným ozubeným kolesom. Olej z olejovej vane vstupuje cez vývrty a kanály do ložísk kľukového hriadeľa a vačkového hriadeľa, ako aj do pracovných plôch valcov.
Vodné čerpadlo je umiestnené v prednej časti bloku motora; jeho hriadeľ pri vhodnej teplote je spojený viskóznou spojkou s ventilátorom chladiča. Vodné čerpadlo je poháňané cez klinový remeň, ktorý zároveň slúži ako pohon generátora a na motore M40 cez ozubený remeň vačkového hriadeľa. Treba mať na pamäti, že chladiaci systém musí byť počas celého roka naplnený zmesou nemrznúcej zmesi a antikorózneho koncentrátu s vodou bez vápna.
Na prípravu horľavej zmesi vzduch-palivo sa používa elektronické zapaľovanie a vstrekovacie zariadenie paliva, ktoré zaručuje stabilné zloženie výfukových plynov.
Pred hlavou valcov je namiesto klasického rozdeľovača zapaľovania inštalovaný takzvaný vysokonapäťový rozdeľovač, ktorý je poháňaný priamo od vačkového hriadeľa. Zapaľovací systém motora M50 nemá vôbec rozdeľovač, to znamená, že na týchto motoroch nie sú žiadne pohyblivé časti v zapaľovacom systéme. Pri dieselových motoroch je dávkovanie paliva riadené aj elektronicky pomocou systému DDE (Digitálny systém riadenia dieselového motora).