Klasyczne BMW E34 jest trzecią generacją serii 5. Samochód wprowadził do modelu odświeżony design, za który odpowiadał Claus Luthe – projektant poprzedniej generacji E28. W projektowaniu modelu uczestniczyli również Ercole Spada i J Mays. Wśród nowości, które pojawiły się w serii 5 wraz z BMW E34, można wymienić m.in. silnik V8, napęd na cztery koła, czy nadwozie w wersji kombi. Rozwój projektu rozpoczął się w 1981 roku, a premiera nastąpiła w 1987 roku.
Podczas projektowania BMW E34 bardziej niż w poprzednich generacjach przywiązano wagę do aerodynamiki nadwozia. W efekcie osiągnięto współczynnik oporu 0,30. Wraz z E34 w serii 5 zaczęto stosować kontrolę stabilności oraz trakcji – ASC, ASC+T, czy regulowane tłumienie amortyzatorów – EDC. Najmocniejsze odmiany były także dostępne z 6-biegową skrzynią manualną.
BMW E34 było dłuższe od wcześniejszego modelu o 10 cm i szersze o 5 cm. Wysokość nadwozia nie zmieniła się znacząco w stosunku do poprzedniej generacji. Wzrosła za to jego sztywność, co wraz z poduszkami powietrznymi dla kierowcy i pasażera i solidnej konstrukcji zapewniało wyjątkowe bezpieczeństwo.
Podczas okresu produkcji BMW E34 przeprowadzono trzy faceliftingi. Pomiędzy nimi wprowadzano również mniejsze zmiany. Pierwszy lifting odbył się w 1990 roku, wprowadzono wówczas 24-zaworowe silniki M50, które zastąpiły motor M20. Zamiast diesla M21 pojawił się natomiast silnik M51. Zamiast automatycznych przekładni 4-biegowych zaczęto od tej pory stosować 5-biegowe. W tym samym roku pojawiła się również odmiana 525iX z napędem na cztery koła.
Drugi lifting z 1992 roku przyniósł m.in. wersję 540i z silnikiem V8 i poszerzonym grillem, w wersjach 520i oraz 525i pojawił system VANOS. Zmiany wizualne objęły m.in. lusterka i wzór kołpaków. Zmodernizowano elektrykę, przede wszystkim zamek centralny. Trzeci lifting przeprowadzono w 1994 roku. Szerokie nerki z 540i pojawiły się we wszystkich wersjach. Do oferty dołączyła opcja Executive, która oferowała m.in. dokładki na progi, listwy dolne drzwi z wersji M-Technik, czy drewniane wykończenie.
Klasyczne BMW E34 powstało w kilku specjalnych wersjach. Jedną z nich było 518g, w którym zastosowano zasilanie gazem ziemnym oraz benzyną. Ta wersja oparta na 518i Touring była dostępna w Niemczech z 5-biegowym manualem. Czterocylindrowy silnik M43, który na benzynie generował 113 KM, na gazie mógł zaoferować 98 KM. Powstało niespełna 300 sztuk E34 318g. BMW E34 powstało również w prototypowej wersji 518iev, w którym oprócz silnika benzynowego zastosowano bezstopniową skrzynię oraz silniki elektryczne. Konstrukcja była swego rodzaju układem hybrydowym.
Oferowano również kilka wersji specjalnych E34 540i. Odmiana 540i M-Sport zastąpiła na rynkach poza Europą odmianę M5. W stosunku do standardowej 540i wersja M-Sport wykorzystywała zawieszenie EDC, układ kierowniczy z Servotronic, sportowe fotele, a także układ hamulcowy z oferowanej na amerykańskim rynku odmiany M5. Powstało 205 egzemplarzy tej wersji, 139 z nich wykorzystywało 6-stopniowy manual. Dla rynku kanadyjskiego zamiast 540i M-Power przygotowano M540i. Model odróżniał się m.in. hamulcami z europejskiego M5. Powstało 32 sztuki E34 M540i.
BMW E34 540i LE to natomiast limitowana edycja oferowana w Australii oraz Wielkiej Brytanii. Model wykorzystywał m.in. wnętrze z M5 oraz zawieszenie EDC z samopoziomującym się tyłem. Wersja powstała w 70 egzemplarzach, każdy z nich otrzymał grawerowaną tabliczkę z numerem, którą umieszczano pod dźwignią ręcznego.