La R50/5 est présentée avec toute la série 5 fin août 1969. Cette nouvelle gamme se compose de la R50/5, la R60/5 et le haut de gamme R75/5. Ces nouveaux modèles sont dotés d'un tout nouveau moteur. Ce moteur a été conçu en 750, puis décliné dans des cylindrées inférieures par réduction de l'alésage. Le vilebrequin est forgé en un seul morceau contrairement à celui embouti de la R50/2, et il tourne sur des paliers lisses. Les bielles sont donc maintenant démontables. L'arbre à cames est maintenant placé sous le vilebrequin et entraîné par une chaîne Duplex. A l'arrière de l'arbre à cames se trouve la nouvelle pompe à huile de type Eaton permettant justement le montage de paliers lisses. Les cylindres sont en alliage léger et remplace avantageusement les cylindres fontes de la R50/2. Les carburateurs sont toujours à boisseaux pour la R50/5 et la R60/5 et à dépression (BING CV 64/32/3-4) pour la R75/5. Au-dessus du bloc-moteur prend place un démarreur, en option sur ce modèle 500cm3. Le kick est bien sûr toujours présent pour rassurer les sceptiques. La boîte des vitesses est toujours à 4 vitesses mais les rapports et la sélection sont améliorés par rapport à la R50/2.
Côté partie-cycle, c'est aussi les grands changements. Un nouveau cadre double berceau inspiré du cadre "featherbed" Norton. La fourche Earles est abandonnée au profit d'une fourche télescopique hydraulique, modèle améliorée de la R50 US. La partie arrière abandonne le système de boucle de cadre pour un système de suspension oscillante plus conventionnel au niveau des attaches supérieures des amortisseurs. Le plastique fait aussi son apparition pour le garde-boue. Le réservoir reste en tôle. La R50/5 est disponible dans une gamme de couleur ce qui rompt avec la R50/2 qui était disponible en noire ou un blanc optionnel.
Pour le millésime 1971, un témoin de clignotant apparait au tableau de bord.
Il faudra attendre fin 1972 pour que la série 5 connaisse des modifications plus importantes. Le bras oscillant est rallongé de 5 cm pour, d'une part, diminuer le guidonnage et d'autre part, permettre le montage d'une batterie de plus grande capacité pour le démarreur électrique (en option pour ce modèle). Le volant moteur est allégé pour améliorer les montées en régimes, la jante arrière est élargie (WM2 à WM3), la béquille latérale se dote d'un système de repliage automatique et le réservoir fait désormais 17 litres avec des flancs chromés, le réservoir de 24 litres avec grippe-genoux reste disponible en option.
La production de la R50/5 est arrêtée fin 1973 après 7865 exemplaires. Avec l'arrêt de la R50/5, c'est aussi la cylindrée de 500cm3 dans la gamme BMW qui s'arrête car le début de gamme de la nouvelle série 6 est représenté par la R60/6.