在1970年日内瓦车展上，BMW推出了2200ti Garmisch概念车，这是一款与Bertone联合开发的双门轿车。2200ti Garmisch概念车作为New Class轿车的潜在替代车型亮相，而最终的E12量产车型采用了Garmisch的许多设计元素。
E12系列的开发始于1960年代末期，当时进行了风洞测试。时任BMW监事会主席的Eberhard von Kuenheim于1970年聘请法国设计师Paul Bracq担任E12的设计总监，并由Bertone的Marcello Gandini共同负责外观设计。
1971年，一款外观类似Fiat 132的合法上路E12原型车被制造出来。同年，Paul Bracq完成了E12的设计定稿，但与后来的量产E12相比，Bracq设计的车型外观更为修长且富有动感。BMW首次在开发中使用计算机计算前后碰撞溃缩区；车顶设计了翻滚保护结构。车身风阻系数为0.44。此前BMW将转向灯拨杆置于方向盘右侧，而E12是其首款将拨杆置于左侧的车型。
在E12推出之前，有传言称它将提供2.2升四缸发动机和小排量六缸发动机两种选择。然而，BMW沿用了New Class轿车的2升四缸M10发动机，但对气缸盖进行了改进以提升燃烧效率。随着1972年E12系列的推出，BMW提供了两款车型：配备Stromberg恒压化油器的化油器版520，以及搭载Kugelfischer PL 04喷射泵的缸内直喷版520i。一款名为"523"的小排量六缸车型曾被开发，但从未投入量产。最终，一款小排量六缸车型于1977年投产，但采用的是2升"520"版本而非2.3升版本。
最初，四缸车型的发动机盖中央部分为下沉式设计，而六缸车型的该区域则为凸起式。发动机盖前缘为平面设计。1976年8月改款后，所有车型均采用相同的发动机盖，中央凸起部分变窄并向前延伸，环绕"双肾"格栅。搭载M30发动机的车型可通过镀铬格栅边框进行识别。
为满足瑞典独特且严格的排放标准，一款燃油喷射版528被开发并于1977年6月投产。这款名为528i的车型取得了足够成功，在大多数市场取代了528。
