War die V8-Motorisierung des 730i (160 kw) und des 740i (210 kw) zu Fertigungsbeginn von der Vorgängerbaureihe übernommen (Motorkennung: M60), so folgten schon 1996 die überarbeitete Version des 740i mit einer geringfügig grösseren Motorisierung (Motorkennung: M62). Das Spitzenmodell bildete der seit 1995 gefertigte 750i mit einem V12-Motor (Motorkennung: M73) und einer Leistung von 240 kw. Das Modell 728i (Reihen-6-Zylinder, 142 kw, Motorkennung: M52) wurde ab 1995 gefertigt, der 735i (V8, 173 kw, Motorkennung: M62) löste ab 1996 den bisherigen 730i ab. Die Dieselmodelle 725tds (Reihen-6-Zylinder, 105 kw, Motorkennung: M51), 730d (Reihen-6-Zylinder, 135 kw, Motorkennung: M57) und 740d (V8, 180 kw, Motorkennung: M67) folgten ab den Jahren 1996, 1998 und 1999.
Trotzdem in der automobilen Oberklasse eine Automatikschaltung üblich war, wurden ausser dem 750i alle Modelle auch mit Handschaltung angeboten, um den besonderen sportlichen Charakter von BMW zu unterstreichen. Über 90% aller verkauften Exemplare wurden von den Kunden allerdings mit Automatik geordert, weshalb Ersatzteile für Modelle mit Handschaltung heute schwer zu finden sind. Besonders erwähnenswert ist das neu entwickelte 6-Gang-Schaltgetriebe im 740i. Trotz eines Leergewichtes dieser Limousinen von zwischen 1930 und 2090 kg wurden dank der starken Motorisierung beachtliche Beschleunigungswerte von zwischen 9,6 s (728i) und 6,8 s (750i) erreicht. Bedingt durch das hohe Gewicht lag der tatsächliche Verbrauch der Modelle dieser Baureihe zwischen 10,0 l (725 tds) und bis zu 16,0 l (750i). Der Durchschnittsverbrauch wurde dennoch im Vergleich zur Vorgängerbaureihe um 10% gesenkt. Die erreichten Höchstgeschwindigkeiten lagen zwischen 220 km/h (730d) und 250 km/h (abgeregelt, 740i und 750i).
Alle Modelle des E38 wurden ausschließlich als Limousine mit Stufenheck gebaut und zeichneten sich durch die erstmalige Einführung einer Vielzahl technischer Innovationen sowie eine luxuriöse Verarbeitung und Ausstattung aus. Der Innenraum wurde mit Wurzelholz und oftmals Ganzleder qualitativ aufgewertet, die Bedienelemente funktional angeordnet. Etwas ungünstig zu bedienen war nur das von der Vorgängerbaureihe übernommene Autotelefon zwischen den Vordersitzen. Das komplett überarbeitete Design dieser Modellreihe gilt bis heute als sehr gelungen und wurde mit vielen internationalen Preisen ausgezeichnet.
Bis heute laufen viele E38 im täglichen Verkehr und erzielen Laufleistungen von weit über 300.000 km, wobei der hohe Verbrauch nicht selten durch einen Umbau auf Autogas aufgefangen wird.