首款V8旗舰：宝马502
在改进501的同时，宝马也意识到现有的直六发动机难以榨取出足够的动力来驱动它那沉重的车身，于是开始研制自己的首款V8发动机。新发动机被命名为M502，拥有2.6L和3.2L两种排量版本，根据调教的不同，可以输出96～162马力的最大功率。
1954年的日内瓦车展上，前期搭载2.6L V8发动机的宝马502正式亮相，这是一台全尺寸豪华轿车、宝马的全新旗舰，以及二战之后德国的首款V8车型。宝马502轴距2835mm，全长为4730mm，整备质量1440kg，与501相比，它增加了更多的豪华配置和装饰，更大的变化源于动力，在全新V8发动机的驱动下，宝马502可以达到160km/h的极速，它不仅比同时代的竞争对手奔驰220a（W180 I）要快，同时也是当时德国最快的量产轿车。
宝马502和501改款车型的推出丰富了品牌的产品线，使得宝马1954年的销量增长了一倍。随后宝马又在501/502系列的基础上不断推出改款车型，3.2L V8发动机在1955年面世，前轮盘式刹车和方向盘助力也陆续出现在了高配车型上。
失败的挑战者：宝马503/507
二战给整个欧洲的经济造成了严重破坏，本土市场容量有限，于是很多欧洲车企开始瞄准大洋彼岸的美国市场。1954年的纽约车展上，奔驰发布了旗下两款跑车：奔驰300 SL（W198）和190 SL（W121）。看到奔驰跑车火爆的市场反响，宝马的高层也决定面向美国市场推出自己的跑车产品。
在得知了宝马的跑车计划后，美国进口车经销商Max Hoffman间接向宝马建议生产两种形式的跑车以供消费者选择。1955年，宝马相继推出了敞篷跑车507和四座GT跑车503。Hoffman告诉宝马，如果507车型的价格能定到5000美元，那么自己将采购2000台车。然是宝马最终给出的售价却是Hoffman期望值的两倍，那2000台的大订单自然也就无从谈起了。
即便在今天看来，宝马507也算是一部非常漂亮的敞篷跑车，宝马家族式的双肾进气格栅通过重新设计巧妙融入进了扁平的车头之中，前翼子板上的鲨鱼鳃式通风口更是整车的点睛之笔。然而宝马507却败在成本控制，按照Hoffman的想法，宝马507应该是定位于昂贵的奔驰300 SL和廉价的MG跑车之间，但宝马手工打造的507成本甚至比采用鸥翼车门的奔驰300 SL还要高，最终奔驰300 SL成为了那个时代的骄傲，而507的销量始终也没能达到300 SL的十分之一。
走向人民：Isetta
宝马在二战之后选择以豪华车型回归汽车制造领域，宝马的工程师们也的确拿出了像样的产品，501/502系列豪华车型让人们记住了宝马的高品质。然而这一切都没有给宝马带来“实惠”，高昂的售价注定让宝马的产品远离普通百姓，而刚刚经历战争洗礼的欧洲也确实没有多少富人能大把大把地花钱买车。豪华车型再高的利润率也无法挽回惨淡销量的影响。
直到二战结束后10年，宝马最主要的利润来源都是更廉价的摩托车产品，1954年宝马的摩托车销量达到顶峰，然而随着经济形势的逐渐复苏，越来越多的德国家庭开始寻求一种更能遮风挡雨的交通工具，例如梅塞施密特KR175那样的轻便汽车。1954年的日内瓦车展上，宝马汽车开发负责人Eberhard Wolff看到了意大利Iso汽车公司的Isetta，而后立即意识到，它正是自己所需的。
随后，宝马公司采纳了Wolff的建议，从Iso公司引进了Isetta的生产许可。这是一台和梅塞施密特KR175一样的轻便汽车，由于车窗的造型，这些车型被人们统称为“气泡车”。Isetta采用了前2后1的三轮布局，它身上最具特色的莫过于非常奇怪的前开门设计。从正面看来，这台车是不是有点像冰箱？没错，Isetta的设计者Iso公司从前就是制造冰箱的。
宝马从1955年开始生产Isetta，采用了一台250cc或300cc的单缸摩托车发动机。不同于旗下豪华车型的惨淡销量，Isetta的销售情况非常火爆，第一年便卖出了超过1万台，截至1962年停产，宝马一共售出了超过16万部Isetta车型。
