Pro vrcholnou verzi M5 E39 byl vyvinut nový benzínový motor s indexem S62. Na rozdíl od předchozí generace M5 E34 , která měla řadový šestiválec, S62 byl 5-litrový V -8 motor produkující 400 hp. (294 kW) při 6600 ot./min. Za základ byl vzat civilní M62, který měl zase hliníkový blok a hliníkové hlavy válců.
Hlava válců využívá systém Double VANOS , který umožňuje měnit časování ventilů. Motor má osm škrticích ventilů, jedna škrticí klapka pro každý válec . Hlava válců byla hluboce upravena, sací a výfukové kanály byly zvětšeny. Vyměněny dva vačkové hřídele s vyšším zdvihem ventilů a širším rozvodem.
Blok zvětšil průměr každého válce na 94 mm, nainstaloval vyvážený a lehký klikový hřídel se zdvihem pístu 89 mm a kované ojnice , což vedlo ke zvětšení zdvihového objemu motoru na 4941 ccm. Pro lepší cirkulaci oleje v systému a přenos tepla jsou instalována 3 olejová čerpadla , dvě čerpací a jedno přívodní. Píst je chlazen olejovými tryskami.
Na rozdíl od M62 používá S62 dva rozvodové řetězy .