Czwarta generacja debiutowała podczas Salonu Samochodowego we Frankfurcie we wrześniu 2001 roku, a wkrótce potem trafiła na rynek. Nowe nadwozie zrywało z tradycją spokojnych sylwetek, a jego forma zaprojektowana przez Chrisa Bangle stała się bardziej wyrazista i agresywna. Rozstaw osi w wersji standardowej został znowu zwiększony o 60 mm i wynosił już 2990 mm, a dla wersji wydłużonej wynosił aż 3130 mm. Nowatorskim rozwiązaniem był system iDrive przeznaczony do obsługi pokładowych urządzeń elektronicznych.

Początkowo oferowano wersje z benzynowymi silnikami w układzie V8 o pojemności skokowej 3,5 oraz 4,5 dm3. W następnym roku wprowadzono silniki sześciocylindrowe o pojemności 3,0 dm3 (benzynowy i wysokoprężny) oraz turbodiesel w układzie V8 o pojemności 4,0 dm3. Nowością 2003 roku były samochody typu 760 wyposażone w silnik V12 o pojemności 6,0 dm3.

W kwietniu 2005 roku przeprowadzono znaczącą modernizację tych pojazdów. Oprócz operacji face lifting zmieniającej nieco takie szczegóły jak lampy i niektóre elementy wnętrza zastosowano nowe silniki i sześciobiegowe automatyczne skrzynie przekładniowe.

Zakończenie produkcji samochodów tej generacji nastąpiło w 2008 roku.