Debiut silnika V8 miał miejsce podczas Międzynarodowego Salonu Samochodowego w Genewie 1954, jednostka ta była bazowym źródłem napędu dla nowego BMW 502. Pojazd używał tego samego podwozia co 501, plasował się jednak wyżej w gamie modeli BMW. Z mocnym i lekkim silnikiem V8 o mocy 100 KM (74 kW) zasilanym przez dwugardzielowy gaźnik był jednak o wiele szybszy. Prędkość maksymalna na poziomie 160 km/h była wyższa niż w przypadku debiutującego także w tym samym czasie Mercedesa W180 220a. W momencie uruchomienia produkcji BMW 502 był najszybszym sedanem produkowanym seryjnie na rynku niemieckim.
502 był pierwszym niemieckim powojennym samochodem osobowym napędzanym silnikiem V8, wysoka cena katalogowa 17 800 skutkowała niskim poziomem sprzedaży, w pierwszym roku produkcji sprzedano tylko 190 egzemplarzy.
502 od 501 można odróżnić przez więcej chromowanych akcentów nadwozia oraz bogatsze wyposażenie wnętrza. W wyposażeniu standardowym 502 znajdowały się także światła przeciwmgłowe oraz oddzielne przednie fotele. W roku 1955 zmieniono kształt tylnego okna.
thumb|BMW 502 kabriolet, nadwozie Baur
W latach 1954–55 BMW oferowało także przerobione przez firmę Baur 502 z 2-drzwiowym nadwoziem typu kabriolet oraz coupéAlle Autos der 50er Jahre 1945 – 1960, Gloor.