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: Motor M30 so zdvihovým objemom 3,0 litra a 3,5 litra.
- Model 524td: turbodieselový motor M21 so zdvihovým objemom 2,4 litra.
- Modely 525td/525tds Turbodieselový motor M51 s pracovným objemom 2,5 litra.
Blok motora zo sivej liatiny obsahuje vývrty valcov. Ak dôjde k výraznému opotrebovaniu alebo škrabancom na stenách valcov, môžu sa valce honovať, to znamená brúsiť v špeciálnej dielni.
Potom by sa mali inštalovať iba piesty so zväčšenými rozmermi. V spodnej časti bloku motora je kľukový hriadeľ, ktorý je uložený na vlastných ložiskách. Ojnice, ktoré sa pripájajú k piestom, sú uložené na klzných ložiskách kľukového hriadeľa. Spodnú časť motora dopĺňa olejová vaňa. v ktorej sa 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 väčšiu tepelnú vodivosť a nižšiu špecifickú hmotnosť.
Hlava valcov je navrhnutá podľa takzvaného princípu cross-flow. Vačkový hriadeľ je umiestnený v hornej časti hlavy valcov. 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 riadi činnosť sacích a výfukových ventilov v tvare V. 4-ventilový motor M50 má druhý vačkový hriadeľ; každý hriadeľ ovláda buď sacie alebo výfukové ventily priamo cez bezúdržbové hydraulické zdvihátka. Dieselový motor M51 má aj hydraulické zdvihátka. Na dieselovom motore M21 a na 4-valcovom motore M40 ovláda vačkový hriadeľ ventily cez vahadlá, ktoré sú na protiľahlej strane ventilu uložené na guľových kĺboch (na samokompenzačnom motore M40) prsty. Na motoroch M20, M21 a M30 je potrebná pravidelná kontrola a nastavovanie ventilových vôlí v rámci bežnej údržby a po opravách.
Od septembra 1992 sa benzínové 6-valce ďalej vyvíjali a okrem iného boli vybavené systémom variabilného riadenia vačkového hriadeľa, skrátene VANOS. V tomto prípade sa pomocou nastavovacieho prvku v závislosti od otáčok motora otáča vačkový hriadeľ sacieho ventilu pod určitým uhlom vzhľadom na reťaz, v dôsledku čoho je zachované optimálne načasovanie zapaľovania. Nastavovací prvok je ovládaný riadiacou jednotkou motora. Ďalšie vylepšenia sa týkali zabezpečenia čo najhladšieho chodu motora, krútiaceho momentu, zloženia výfukových plynov a spotreby paliva: zvýšenie kompresného pomeru v kombinácii so selektívnou reguláciou detonácie, inštalácia jednoduchých ventilových pružín s malými pružinovými silami, odľahčené piesty s predĺženými ojnicami.
Mazanie motora zabezpečuje olejové čerpadlo, ktoré je na benzínovom 6-valci a na 2,4-litrovom naftovom motore namontované v prednej časti kľukovej skrine motora a je poháňané v závislosti od typu motora buď priamo od kľukového hriadeľa alebo cez medzihriadeľ. Na 4-valcovom a 2,5-litrovom dieselovom motore je olejové čerpadlo umiestnené v kryte rozvodovej skrine a na konci kľukového hriadeľa a je s ním spojené ozubeným prevodom. Olej z olejovej vane vstupuje cez otvory a kanály do ložísk kľukového hriadeľa a vačkového hriadeľa, ako aj na pracovné plochy valcov.
Vodné čerpadlo je umiestnené v prednej časti bloku motora; jeho hriadeľ je pri vhodnej teplote 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 by mal byť počas celého roka naplnený zmesou nemrznúcej zmesi a antikorózneho koncentrátu s vodou bez obsahu vápna.
Na prípravu horľavej zmesi vzduch-palivo sa používa elektronické zapaľovanie a vstrekovacie zariadenie paliva, ktoré zaručuje stabilné zloženie výfukových plynov.
V prednej časti hlavy valcov je namiesto bežného 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).