บีเอ็มดับเบิลยูเป็นหนึ่งในไม่กี่บริษัทรถยนต์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกที่ผลิตรถจักรยานยนต์ด้วย รถจักรยานยนต์ของมันไม่เพียง แต่ดีเท่ากับรถยนต์ แต่ยังมีประวัติยาวนานขึ้น ในช่วงต้นปี 1923 รถจักรยานยนต์ BMW รุ่นแรก R32 ที่ออกแบบโดย Max Fritz หัวหน้านักออกแบบของ BMW ถือกําเนิดขึ้น ในปีต่อ ๆ มา เทคโนโลยีรถจักรยานยนต์ของ BMW ก้าวหน้าไปอย่างก้าวกระโดดถึงจุดสูงสุดในปี 1937: นักแข่ง Ernst Hein สร้างสถิติโลก 279.5 กิโลเมตรต่อชั่วโมงซึ่งได้รับการบํารุงรักษาเป็นเวลา 14 ปี ยาว
ได้รับผลกระทบจากสงครามในช่วงต้นทศวรรษที่ 1940 และการผลิตหยุดนิ่ง จนกระทั่งปี 1948 ที่การเปิดตัวรถจักรยานยนต์ R24 เปิดจุดเริ่มต้นใหม่สู่ความสําเร็จสําหรับรถจักรยานยนต์ BMW ในทศวรรษที่ผ่านมา BMW ยังคงสร้างสรรค์นวัตกรรมการออกแบบรถจักรยานยนต์และรักษาตําแหน่งผู้นําของโลกไว้เสมอ
ในอุตสาหกรรมรถจักรยานยนต์รถจักรยานยนต์ BMW มีความหมายเหมือนกันกับนวัตกรรม แนวคิดการออกแบบเครื่องยนต์ "นักมวย" ที่นํามาใช้โดย R32 ได้กลายเป็นคลาสสิกในการออกแบบรถจักรยานยนต์: เครื่องยนต์ตรงข้ามสองสูบเรียกว่า "นักมวย" ซึ่งจัดเรียงสองกระบอกในแนวนอนตั้งฉากกับทิศทางไปข้างหน้าและระบายความร้อนด้วยลมธรรมชาติ ; กระปุกเกียร์และเครื่องยนต์ของมันใช้การออกแบบแบบบูรณาการและเพลาข้อเหวี่ยงที่จัดเรียงตามยาวกําลังส่งออกโดยตรง มันละทิ้งไดรฟ์โซ่ปกติและใช้เพลา cardan เพื่อขับเคลื่อนล้อหลังโดยตรง คุณสมบัติการออกแบบทั้งสามนี้ประสบความสําเร็จในการใช้งานมานานกว่า 80 ปีและยังคงใช้ในซีรีส์ "Boxer" รุ่นล่าสุด
ในปี 1935 รถจักรยานยนต์ BMW เป็นคนแรกที่ใช้โช้คอัพไฮดรอลิก ในปี 1978 เปิดตัวรถจักรยานยนต์ R100 RS ที่คล่องตัวที่สุดคันแรกซึ่งออกแบบตามอากาศพลศาสตร์ โช้คอัพกลางแบบโยกเดี่ยว (BMW Paralever) และโช้คอัพชนิดคันโยกด้านหน้า (Telelever) ที่นํามาใช้ในปี 1987 เป็นความสําเร็จครั้งสําคัญของ BMW ในการออกแบบแชสซีรถจักรยานยนต์ . เมื่อเร็ว ๆ นี้การออกแบบแขนโยกเดี่ยวอลูมิเนียมพร้อมไดรฟ์สายพานฟันได้กลายเป็นนวัตกรรมในประวัติศาสตร์ของการออกแบบรถจักรยานยนต์
บีเอ็มดับเบิลยูถือเป็น "นักประดิษฐ์" ของ "รถจักรยานยนต์ความอดทนทัวร์ริ่งขนาดใหญ่" (รุ่นต่างๆ ได้แก่ R 80 G/S, R 100 GS และ R 1150 GS เป็นต้น) R 1150 GS เป็นรุ่นที่ขายดีที่สุดในประเทศเยอรมนี ในแง่ของรถจักรยานยนต์ (ซีรีส์ R/RS) บีเอ็มดับเบิลยูยังได้รับการยอมรับว่าเป็นผู้ผลิตที่ทรงพลังที่สุด
เครื่องยนต์สี่สูบสี่สูบ K series ยังมีเอกลักษณ์ในการออกแบบ หน่วยพลังงานที่ใช้แนวคิดการออกแบบ "Boxer" มีขนาดกะทัดรัดเป็นพิเศษ ในปี 1993 เครื่องยนต์ K กลายเป็นเครื่องยนต์ตัวแรกที่มีการฉีดอิเล็กทรอนิกส์เป็นมาตรฐาน ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ดิจิตอลล่าสุดมันได้กลายเป็นหนึ่งในเครื่องยนต์ที่ทันสมัยที่สุดในการควบคุมเซอร์โวเครื่องยนต์