BMW Z4 zadebiutował w 2002 roku, zastępując model Z3, który został wprowadzony w 1995 roku. Na początku Z4 był dostępny tylko jako roadster, jednak w 2006 roku niemiecki producent wprowadził wersję coupe.
Wymiary nadwozia Z4 były większe, a rozstaw osi dłuższy i szerszy. Zawieszenie zostało również ulepszone, aby było sztywniejsze, a samochód wyposażono w pakiet sportowy, który usztywnił układ kierowniczy. Niektóre elementy Z4 zostały zapożyczone z serii 3 BMW, takie jak wielowahaczowe zawieszenie, które było bardziej zaawansowane niż to zastosowane w Z3.
Układ kierowniczy nie korzystał już z pompy hydraulicznej, a zastąpiono go elektrycznym silnikiem serwo – kierowanie było kontrolowane na podstawie ruchu zawieszenia i prędkości. Niektórzy mogą twierdzić, że ze względu na tę zmianę precyzja kierownicy uległa pogorszeniu.
Roadster (znany również jako E85) miał dostępne skrzynie biegów: 5-biegową manualną, 6-biegową manualną lub 5-biegową automatyczną. Coupe, które zadebiutowało w 2006 roku, oferowało 6-biegową manualną lub 6-biegową automatyczną z łopatkami do zmiany biegów umieszczonymi na kolumnie kierowniczej.