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在随后的几年里，宝马的摩托车技术突飞猛进，1937年达到了一个阶段性的至高点：赛车手恩斯特·海恩创造了279.5公里时速的世界纪录，该纪录一直保持了14年之久。
40年代初受到了战争影响，生产处于停滞状态。直到1948年，R24型摩托车的推出为宝马摩托车打开了通往成功的新起点。在后来的几十年里，宝马在摩托车设计方面不断创新，始终保持世界领先地位。
在摩托车行业，BMW摩托车是创新的同义词。R32采用的"拳击手"发动机设计思想已成为摩托车设计的经典：双缸对置式发动机被形象地称为"拳击手"，它将两个气缸横向排列，与前进方向垂直，利用自然风冷却；其变速箱与发动机采用整体式设计，纵向排列的曲轴直接输出动力；它摈弃了通常的链驱动，采取万向轴直接驱动后轮的方式。这三个设计特点已被成功沿用80多年，并依然应用于最新一代"拳击手"系列中。
1935年，BMW摩托车率先采用液压减震臂。1978年，推出了第一款根据空气动力学设计的全流线型摩托车R100 RS。1987年开始采用的后叉万向轴单摇臂中央减震系统（BMW Paralever）和1993年的前叉杠杆式减震装置（Telelever）都是宝马在摩托车底盘设计方面取得的里程碑式的成就。在近期，铝制单摇臂配合齿形皮带传动的设计也成为摩托车设计史上的创新之作。
宝马被认为是"大型旅游耐力摩托车"的"发明者"（车型包括R 80 G/S, R 100 GS, 和R 1150 GS等），R 1150 GS是德国最畅销的车型；在"运动旅行摩托车"方面（R/RS系列），宝马也被公认为最有实力的厂家。
K系列四缸直列发动机在设计上也是独一无二的。沿用"拳击手"设计思想的动力单元特别紧凑。1993年，K发动机成为第一款将电喷作为标配的发动机。随着最新数字化电子技术的应用，它成为发动机伺控方面最先进的发动机之一。
多年来，宝马摩托车一直是安全技术和排放技术的先驱。自2000年以来，宝马成为全世界唯一一家，所有车型都装备调节式三元催化转化器的摩托车制造商。早在1991年，宝马即率先在摩托车上采用了这一技术。目前，这一系统已作为宝马摩托车在所有市场的标准配置。
宝马公司也是唯一一家所有车型都装备ABS（防抱死制动系统）的摩托车制造商。宝马在全世界首次采用这一技术是在1988年。自2000年起，宝马公司开始提供集成式ABS系统。这是第一个也是唯一的带有主动制动力加强系统和ABS的摩托车制动系统。
