В 2006 году на Парижском автосалоне компания BMW представила второе поколение внедорожника. Автомобиль стал заметно крупнее предшественника, получил более агерссиный и выразительный дизайн кузова и интерьера. Длина выросла на 20 см до 4,85 метра, что позволило сделать салон значительно просторнее комфортнее, а также разместить дополнительный 3 ряд сидений, увеличив тем самым вместимость джипа до семи человек. Силуэт сохранил те же пропорции, нижняя часть кузова защищена обвесом из черного пластика. Поверхности кузова стали более пластичными, скульптурными. Внимание привлекают фары головного цвета оригинальной формы и выразительная решетка радиатора. По краям переднего бампера появились выделенные контрастным материалом «воздухозаборники». Колеса 18 дюймов в «стандарте», на заказ – 19 или 20. У BMW Х5 лучший показатель в классе по аэродинамике — коэффициент Cx 0.33

Интерьер стал более консервативным и уютным, благодаря сглаженным очертаниям. В салоне появилась новая приборная панель. BMW X5 оснащен системой AdaptiveDrive. С помощью многочисленных датчиков AdaptiveDrive постоянно анализирует множество показателей: скорость движения, углы кренов, ускорение кузова и колес, положение кузова по высоте. На основе этой информации осуществляется управление поворотными двигателями стабилизаторов и электромагнитными клапанами амортизаторов. Таким образом происходит постоянное регулирование боковых кренов и усилия амортизации в зависимости от условий движения.

Базовым двигателем стал трехлитровый шестицилиндровый бензиновый агрегат мощностью 265 лошадиных сил. С ним X5 разгоняется до 100 км/ч за 8,3 секунды. Восьмицилиндровый 4,8-литровый мотор мощностью 367 лошадиных сил разгоняет внедорожник до «сотни» всего за 6,5 с, а максимальная скорость достигает 240 км/ч. Гамму бензиновых моторов дополняет трехлитровый турбодизель c двумя нагнетателями мощностью 272 л.с.
Техническое оснащение на самом высоком уровне. Система активного рулевого управления (Active Steering) позволяет изменять передаточное отношение рулевого привода в зависимости от условий движения: при парковке можно маневрировать, не перехватывая руль. Тормоза тоже непростые – автоматически очищаются от влаги в сырую погоду, подготавливаются к экстренному торможению при резком снятии ноги с педали газа. При перегреве умная система прикладывает к колодкам дополнительное усилие. Электроника поможет начать движение на крутом склоне. В стандартной комплектации X5 оснащается парковочной системой с передней и задней видеокамерами.
В качестве опции предлагается также система проецирования данных на лобовое стекло — Head-Up дисплей. Важная информация относительно параметров движения, например, скорость или подсказки навигационной системы, эргономично отображаются прямо на лобовом стекле, непосредственно в поле зрения водителя. Третий ряд сидений тоже опция, стандартная машина пятиместная.