BMW wprowadziło odświeżoną wersję czwartej generacji serii 5 pod koniec 2000 roku na rok modelowy 2001, a oprócz kilku zmian zewnętrznych, oferowała również ulepszenia silnikowe.
W 2000 roku seria 5 była już jednym z najlepiej sprzedających się luksusowych sedanów na świecie. Szeroki wybór silników, funkcje oraz komfort były na równi, a często przewyższały konkurencję. Choć brakowało jej wersji z napędem na wszystkie koła, takich jak te oferowane przez Audi czy Mercedes-Benz dla swoich modeli A6 i E-Class, to jednak charakteryzowała się zaawansowanymi rozwiązaniami inżynieryjnymi. Dzięki aktualizacjom stylistycznym wprowadzonym przez BMW na rok modelowy 2001, model E39 znów wyglądał młodo i był gotów zaspokoić oczekiwania swoich właścicieli. LCI (Life Cycle Impulse), jak nazywano ten model w systemie nazewnictwa BMW, oznaczał również kluczowy krok w strategii rozwoju producenta, ponieważ była to pierwsza generacja serii 5 sprzedana w liczbie przekraczającej 1,5 miliona egzemplarzy, w wersjach sedan i Touring.
Na przodzie najważniejszą zmianą były reflektory. Choć wciąż miały podwójną konstrukcję, zyskały okrągłe światła dzienne, co przyniosło im przydomek „aniołków”. Dodatkowo, producent zainstalował przezroczyste sygnały kierunkowskazów umieszczone na rogach zamiast pomarańczowych soczewek z wersji przedliftingowej. Na dolnej części zderzaka umieszczono szeroki i gruby wlot powietrza oraz osłonę, która poprawiła aerodynamikę. Podobnie jak jej nieodświeżona wersja, E39 LCI zachwycał doskonałym współczynnikiem oporu powietrza wynoszącym zaledwie 0,27.
Z profilu, producent zmienił czarny gumowy pasek biegnący od przodu do tyłu na pasek w kolorze nadwozia. W rezultacie kształt samochodu wyglądał bardziej elegancko. Wydłużone progi boczne sprawiły, że strumień powietrza omijał tylne nadkola, poprawiając przepływ powietrza. Dzięki zaokrąglonej linii dachu, zaprojektowanej przez japońskiego projektanta Joji Nagashima, E39 zachował główne wartości niemieckiego producenta. Posiadał nawet słynny „Hofmeister kink” za tylnymi drzwiami. Na koniec, seria 5 z 2001 roku otrzymała nowy zestaw tylnych świateł, z białymi obszarami dla świateł cofania i kierunkowskazów.
Wnętrze modelu E39 z 2001 roku dostępne było w kilku opcjach, od tapicerki materiałowej i plastikowych wykończeń po drewniane akcenty na desce rozdzielczej oraz skórzane siedzenia. Ponadto, rozszerzony pakiet skórzany obejmował również konsolę centralną. Kierowca miał do dyspozycji nową kierownicę z przyciskami kontrolującymi system audio. Klienci mogli także zamówić pojazd z pakietem M-Sport, który dodawał trzyramienną kierownicę. Na centralnej konsoli producent dodał nowy wyświetlacz systemu infotainment o proporcjach 19:6, zamiast 4:3 stosowanego w wersji przedliftingowej.