Con relación al anterior Serie 5, éste crece en las tres dimensiones: es 66 mm más largo, 48 más ancho y 40 más alto. Proporcionalmente, el aumento mayor es el de altura; con 1.468 mm. De las tres dimensiones, la que más sobresale con relación a la media es la anchura, aunque también se trata de un coche más bien alto (tabla comparativa).

Como suele ocurrir en los coches de tracción trasera, la batalla (2.890 mm) es larga con relación a la longitud. BMW sigue la tendencia actual de hacer vías muy anchas; la delantera (1.558 mm) aumenta 46 mm y la trasera (1.582 mm), 56 mm. El reparto de peso entre ejes, en vacío, es 50/50.

Por la gran altura y anchura que tiene, es un coche con una superficie frontal muy grande: 2,26 m². El efecto negativo que eso tiene en la aerodinámica está disminuido porque el Cx es bajo. Según los datos que da BMW, el 520i tienen sólo 0,26 de CX; las demás versiones tienen 0,28.

El bastidor es mixto: toda la parte delantera (que sirve de soporte al motor y la suspensión delantera), las aletas delanteras y el capó son de aluminio; desde el marco del parabrisas hacia atrás es de acero (más información sobre la construcción del bastidor).

BMW estima que el ahorro de peso que proporciona este bastidor, con relación al Serie 5 anterior, es hasta 75 kg (según la versión).

BMW sigue usando suspensión de tipo McPherson en el eje delantero. Como en el modelo anterior, el triángulo inferior de esta suspensión es de aluminio. La suspensión está montada sobre un subchasis. La suspensión trasera es semejante a la del Serie 7: un paralelogramo deformable con un gran trapecio inferior y dos triángulos superiores. El subchasis de la suspensión y el diferencial están unidos a la carrocería mediante casquillos elásticos.

Por flexibilidad de muelle y dureza de los amortiguadores, hay dos tipos de suspensión: una de serie y una «deportiva», con la que la altura de la carrocería es 15 mm más baja.

También opcionalmente puede llevar el mismo sistema de estabilizadoras activas (Dynamic Drive) que estrenó el Serie 7 (más información).

Hasta ahora había direcciones que variaban la asistencia en función de la velocidad (más a velocidad alta, menos a velocidad baja), y direcciones con desmultiplicación variable según el ángulo de giro (muy desmultiplicada al empezar a girar, menos en giros más cerrados). El Serie 5 puede llevar opcionalmente la primera dirección de desmultiplicación variable en función de la velocidad.

El sistema consiste básicamente en que el giro de las ruedas no está determinado solamente por lo que el conductor mueve el volante, también por un motor eléctrico, que añade o quita giro al que hace el conductor.

Si se circula despacio, el sistema añade giro al del conductor para que la dirección sea más rápida. En esas condiciones, apenas tiene 1,8 vueltas de volante entre topes. A medida que aumenta la velocidad, la dirección es más directa (menos desmultiplicada), hasta que llega a tener la mitad de desmultiplicación (más información).

Esta dirección puede estar conectada con el control de estabilidad y recibe datos del momento de guiñada del coche. Cuando es preciso, puede hacer pequeñas correcciones automáticas en el giro de las ruedas para mantener ese momento de guiñada en el valor adecuado. Por ese procedimiento, en algunas ocasiones puede hacer innecesaria la intervención del control de estabilidad.

Siempre hay una conexión mecánica entre el volante y las ruedas, de manera que el coche tiene dirección aunque haya un fallo total del sistema.

Los frenos son de disco en las cuatro ruedas, con pinzas flotantes de aluminio de un solo pistón. Hay un sistema que verifica el desgaste de las pastillas e informa de los kilómetros que restan hasta su sustitución.

Las ruedas de serie son 225/55 R 16 en todas las versiones; puede tener hasta 245/40 R 18 delante y 275/35 R18 detrás. Opcionalmente puede llevar neumáticos capaces de seguir rodando a velocidad baja aun cuando estén pinchados y, en caso de llevarlo, no tiene rueda de repuesto.

Hay un sistema que controla la diferencia de presión entre los neumáticos (aunque no la mide) y advierte si alguno de ellos está bajo de presión o ha pinchado.

El control de estabilidad es equipo de serie (DSC) y se puede desconectar. Tiene un control de tracción que eventualmente frena la rueda que motriz que pierde tracción y equivale funcionalmente a un autoblocante (ASC). Además, otro control de tracción (DTC) que limita la fuerza del motor si alguna rueda motriz desliza en exceso. Hay dos programas de funcionamiento para este segundo control de tracción que el conductor puede elegir: uno normal para todo uso; otro para situaciones donde es preferible un cierto deslizamiento, bien porque el terreno esté suelto (nieve o arena) o bien porque el conductor quiera que el coche derrape un poco en tracción.

El modo de mayor deslizamiento sólo funciona hasta 70 km/h o hasta una aceleración lateral de 0,4 g. El control de estabilidad tiene siempre prioridad; si el coche pierde la trayectoria, hace lo posible para que la recupere.