Keimzelle von BMW war die 1913 von Karl Rapp gegründete Rapp Motorenwerke GmbH. Sie änderte ihren Namen im April 1917 zunächst in Bayerische Motoren Werke GmbH (BMW) und ein Jahr später, nach der Umwandlung in eine Aktiengesellschaft, in BMW AG.
1922 verließ Hauptaktionär Camillo Castiglioni das Unternehmen und nahm die Namensrechte an BMW mit. Er ging zu den Bayerischen Flugzeugwerken (BFW).
Diese waren aus dem am 7. März 1916 registrierten Gustav-Otto-Flugzeugwerk von Gustav Otto, einem Sohn des Ottomotor-Erfinders Nikolaus Otto, hervorgegangen. Dieser 7. März 1916 gilt in der offiziellen Unternehmensgeschichtsschreibung als Gründungsdatum von BMW. Mit dem Wechsel von Castiglioni werden aus den Bayerischen Flugzeugwerken (BFW) BMW.
Ein Jahr nach dem Namenswechsel, 1923, entwickelten Max Friz und Martin Stolle das erste BMW-Motorrad, die R 32, der Grundstein für eine neue Produktlinie.
Erst durch die Übernahme der Fahrzeugfabrik Eisenach A.G. im Jahr 1928, dem Hersteller des Kleinwagens Dixi, wurde aus BMW ein Automobil-Hersteller.
Am 22. März 1929 produzierte BMW sein erstes Serien-Automobil im Thüringischen Eisenach. Das Modell hieß 3/15 PS bzw. DA 2 und war ein Lizenzbau des britischen Austin Seven.
Montiert wurde der Wagen in Berlin mit einer von Ambi-Budd gelieferten Karosserie, die dem ebenfalls in Austin-Lizenz gebauten Rosengart ähnelte. 1932 folgte dann der erste „echte“ BMW namens AM1 (für „Automobilkonstruktion München Nr. 1“), welcher gegenüber dem sogenannten DIXI größer und technisch fortschrittlicher ausfiel (z. B. obengesteuerte Ventile, Vierradbremse, Schwingachse vorn). Die erste komplette Neukonstruktion war der 1933 vorgestellte 303 mit 1,2 Liter 6-Zylindermotor. Infolge des ab 1933 wieder stark erweiterten Flugmotorenbaus wurde die Auto- und Motorradsparte fast zum Nebenzweck. Trotzdem gelangen mit den Neuentwicklungen 326 (1935), 327 (1937) und dem 1936 vorgestellten Sport-Roadster 328 attraktive Modelle. Besonders der 328 überzeugte nicht nur durch seine Konstruktion, sondern auch durch zahlreiche Erfolge bei Sportwagen-Rennen, unter anderem der Mille Miglia 1940. Dieses Modell begründete den Ruf von BMW als Hersteller sportlicher Automobile, der auch nach dem Krieg in Erinnerung blieb. Den Briten gefiel der Wagen so gut, dass sie ihn in Lizenz als Frazer-Nash nachbauten, wobei dieses Unternehmen bereits seit 1934 importierte BMW-Motoren verwendet hatte.
Durch Hitlers Kriegspläne bedingt nahm BMW in der nationalsozialistischen Ära einen großen Aufschwung. Von Mitte 1933 bis Ende 1938 wuchs die Zahl der im deutschen Flugzeug- und Flugmotorenbau Beschäftigten von 8.357 auf fast 180.000. An diesem Aufschwung partizipierte auch BMW. Im Jahr 1941 dann machte BMW mit dem Flugmotorenbau 90 Prozent des Umsatzes.
Der bis zu 1.467 kW (2.000 PS) starke Doppel-Sternmotor BMW 801 war einer der wichtigsten deutschen Flugzeugmotoren. Er wurde unter anderem in die Focke-Wulf Fw 190 und Junkers Ju 88 eingebaut.
Weitere Flugmotoren waren der BMW 132, BMW 802 und BMW 803. In den Stammwerken wurden noch die „Wehrmachtsgespanne“ (schwere Motorräder mit angetriebenem Beiwagen) und zwischen 1937 und 1942 das Automodell 325 gebaut. Letzteres musste als sogenannter „Leichter Einheits-PKW“ in weitgehend identischer Konstruktion auch von Stoewer und Hanomag nach Vorgaben der Wehrmacht hergestellt werden.
1945 war das Münchener Stammwerk fast völlig zerstört und das Automobilwerk Eisenach von der Sowjetunion übernommen worden. Da das Eisenacher Werk im Besitz aller Produktionswerkzeuge war, konnte es sofort nach dem Krieg die Vorkriegs-Typen wieder anbieten. Dies geschah auch unter dem Namen „BMW“. Da BMW in München es nicht hinnehmen wollte, dass unter diesem Namen Autos angeboten wurden, ohne auf deren Produktion Einfluss zu haben, ließ man den Eisenachern 1951 das Führen des Namens „BMW“ gerichtlich verbieten. Die Eisenacher Fabrikate wurden daraufhin unter dem Namen „EMW“ angeboten. 1952 wurde das Eisenacher Werk dann zum Volkseigenen Betrieb (VEB) erklärt.
In München waren bisher noch keine Automobile produziert worden, auch war das Stammwerk zerbombt und von Demontagen betroffen. Zunächst hielt sich BMW mit der Fabrikation von Motorrädern, Kochtöpfen und Fahrzeugbremsen über Wasser. So brachte BMW 1947 das erste Nachkriegs-Motorrad auf den Markt. Doch 1951 konnte das erste Nachkriegs-Automobil vorgestellt werden. Der BMW 501, ein exklusives Luxusmodell mit zunächst 6-Zylinder-, dann V8-Motoren ausgestattet, erhielt ob seiner geschwungenen Karosserieform bald den Spitznamen „Barockengel“. Die Produktion dieses Wagens war so aufwändig, dass BMW bei jedem verkauften Exemplar zirka 4.000 DM Verlust einfuhr. Ein weiteres Problem war der ab Mitte der 50er-Jahre stark rückläufige Motorrad-Absatz.
Auch der 1955 in Produktion genommene Kleinstwagen Isetta, eine Lizenzproduktion des italienischen ISO-Konzerns, konnte die sich schnell verschärfende Finanzkrise nicht abwenden.
Nachdem in den Geschäftsjahren 1958 und 1959 hohe Verluste entstanden, legten Vorstand und Aufsichtsrat, beide von der Deutschen Bank eingesetzt, in der Hauptversammlung im Dezember 1959 ein Angebot vor, nach dem BMW an Daimler-Benz AG (Großaktionär ebenfalls Deutsche Bank) verkauft und die Kleinaktionäre fast enteignet worden wären. Das Schicksal von BMW schien besiegelt, da die Deutsche Bank dank des Depotstimmrechts etwa die Hälfte des Aktienkapitals vertrat. Aber es kam anders: Eine Ablehnungsfront, gebildet aus Belegschaft und Betriebsräten, BMW-Händlern und Kleinaktionären, wehrte das Übernahme-Angebot ab, da sie mit Hilfe des Darmstädter Aktionärs und Kohlenhändlers Erich Nold sowie des Frankfurter Rechtsanwalts Dr. Friedrich Mathern die Bilanz anfechten ließ. Dazu genügten 10 Prozent der Stimmen. Die Bilanz war in der Tat fehlerhaft, da in ihr die Entwicklungskosten für das neue Modell 700 innerhalb eines Jahres abgeschrieben worden waren. So wurde die Übernahme verhindert.
BMW blieb selbständig, aber es fehlte immer noch das so dringend benötigte Mittelklasse-Modell, für dessen Entwicklung kein Kapital vorhanden war. Hier trat nun der Bad Homburger Industrielle Herbert Quandt auf den Plan. Er erklärte sich bereit, nach einem Kapitalschnitt eine anschließende Kapitalerhöhung durchzuführen, bei der er die nicht an den Mann gebrachten Aktien selbst übernehmen werde.
Dies geschah auch, der Kapitalanteil der Quandt-Gruppe stieg auf ca. 60 Prozent, und die Banken verloren ihren Einfluss bei BMW. Dadurch und durch einen Verkauf des Turbinen-Werks in Allach bekam BMW ausreichende finanzielle Mittel für die Entwicklung des neuen Mittelklasse-Modells. Das Modell sollte Limousinen-Charakter mit einer hohen Motorleistung haben, da sich in den 60er-Jahren durch den Konkurs von Borgward eine Marktlücke auftat, weil dieser mit der Isabella ein bewährtes Fahrzeug in dieser Kategorie gefertigt hatte.
1962 wurde der neue BMW 1500 der „Neuen Klasse“ vorgestellt und entwickelte sich nach Anfangsschwierigkeiten und mit den Versionen BMW 1800 und BMW 2000 zu einem großen Erfolg, der durch seine Siege bei Tourenwagen-Rennen zusätzlich verstärkt wurde. Der Wiederaufstieg von BMW kam mit dem 1966 vorgestellten Modell „Null-Zwei“ (1602, 1802, 2002/2002tii) endgültig in Fahrt.
1967 wurde die Hans Glas GmbH in Dingolfing übernommen und zu einem eigenen Produktionsstandort ausgebaut. Einige Modelle aus dem Produktprogramm von Glas wurden noch eine Zeit lang weiter produziert. Diese trugen den Markennamen BMW-Glas und das BMW-Logo. Mit dem Auslaufen dieser Modelle ließ man auch den Namen Glas sterben.
Der 1968 vorgestellte BMW E3 „2500 “, später auch die Modelle „2800 “ und „3,0 SI “, begeisterten die Fachwelt durch ihre Laufruhe und ihr Durchzugsvermögen.
In den Jahren 1970 bis 1993 war Eberhard von Kuenheim Vorstandsvorsitzender. Unter seiner Ägide stieg der Umsatz mit vielen neuen Modellreihen auf das 18-Fache auf rund 28 Mrd. DM, die PKW-Produktion auf das Vierfache und die Motorradfertigung auf das Dreifache. Die Mitarbeiterzahl wuchs in derselben Zeit von rund 23.000 auf 71.000. Neue Produktionsstandorte entstanden in Deutschland (Regensburg, Spandau), Österreich, Südafrika und in den USA.
1973 wurde der sogenannte „Vierzylinder“ bezogen, das neue, von dem Wiener Architekten Karl Schwanzer entworfene Hauptverwaltungsgebäude in der Nähe des Münchener Olympiageländes. Im Frühjahr 1990 wurde das „Forschungs- und Innovationszentrum“ (FIZ) eröffnet, die „Denkfabrik“ von BMW mit über 6.000 Arbeitsplätzen. In den ersten Jahren stand die Abkürzung für „Forschungs- und Ingenieurzentrum“, seinen heutigen Namen erhielt es erst Ende der 90er-Jahre.
Anfang der 90er-Jahre glaubte man bei BMW, langfristig auf dem Weltmarkt nur als großer Volumenhersteller überleben zu können. Um nicht selbst eine Frontantriebsplattform entwickeln zu müssen, und um die nötigen Kapazitäten zu gewinnen, übernahm BMW deshalb 1994 den britischen Hersteller Rover Group (Rover, MG, MINI, Land Rover). Dies erwies sich jedoch als folgenschwere Fehlentscheidung, die BMW insgesamt 9 Milliarden DM und den Vorstandsvorsitzenden Bernd Pischetsrieder seinen Posten kostete. Ursprünglich sollte Technikvorstand Wolfgang Reitzle Pischetsrieder beerben, scheiterte jedoch am Widerstand des Betriebsrates. Beide schieden aus dem Unternehmen BMW aus.
Von Anfang an hatte die Zusammenarbeit mit der Rover Group nicht reibungslos funktioniert; die noch im Joint Venture mit Honda entstandene Modellpalette von Rover erwies sich als veraltet und wenig attraktiv. Auch die Verarbeitungsqualität ließ zu wünschen übrig. Aufgrund des sehr traditionellen Designs und des fehlenden Images von Rover wurden die erwarteten Verkaufszahlen nie erreicht. Dazu kam noch der „Inhouse“-Wettbewerb, denn Land Rover machte der 1999 von BMW neu eingeführten X-Modellpalette (damals nur dem X5) Konkurrenz.
Aus diesen Gründen zog BMW am 16. März 2000 die Notbremse und beendete das Projekt Rover. MG-Rover wurde für die symbolische Summe von 5 Engl. Pfund an eine britische Investorengemeinschaft verkauft; Land Rover ging für einen wesentlich höheren Preis (der neue Range Rover war schon entwickelt) an Ford. Nur die Kleinwagen-Marke Mini verblieb in der BMW Group.
Im Jahre 2003 erhielt BMW die Markenrechte für Rolls-Royce-Automobile von Rolls Royce plc und konnte damit die bereits fertig entwickelte Luxus-Limousine mit dem Namen Phantom auf den Markt bringen, für die eigens ein neuer Stammsitz in Goodwood, England, geschaffen wurde. Das ehemalige Werk in Crewe fertigte nur noch Automobile der ehemaligen Geschwister-Marke Bentley, die bei Volkswagen verblieb.
Die aktuelle Modellpalette umfasst den 2004 vorgestellten 1er BMW in der Kompaktklasse. Der Wagen ist das Einstiegsmodell des Herstellers. Der aktuelle 3er BMW bedient das Mittelklassesegment und wurde erstmals im März 2005 vorgestellt. Der aktuelle 5er BMW, ein Fahrzeug der oberen Mittelklasse, wurde im November 2009 enthüllt. Das aktuelle Oberklassefahrzeug aus der 7er-Reihe hatte im Oktober 2008 Premiere auf dem Pariser Automobilsalon. Die BMW 6er-Reihe wurde im August 2003 vorgestellt und wird als Cabrio oder Coupé ausgeliefert. Die Neuentwicklung 5er GT ist der Oberklasse zuzurechnen und wurde auf der IAA 2009 vorgestellt. Der BMW Z4 ist der Sportwagen in der Modellpalette. Verkaufsstart für das aktuelle Modell war der Mai 2009.
BMW verfügt ferner über 4 Modellreihen in Der SUV-Klasse: den kompakten BMW X1, der im Oktober 2009 im Markt eingeführt wurde; ferner den BMW X3, der bei Magna Steyr konzipiert und seit Januar 2004 gebaut wird; den aktuellen BMW X5, er ist die zweite Generation des Full-Size-SUV und wird in dem amerikanischen Werk in Spartanburg gefertigt; darüber hinaus den X6, der ein Crossover aus Sport Utility Vehicle und Coupé ist und von BMW Sport Activity Coupé (SAC) genannt wird.