A BMW lançou a versão cupê 502 no Salão Automóvel de Genebra de 1954, com o objetivo de criar uma variante mais esportiva do modelo 501 anterior.
Apesar de compartilhar seu chassi e carroceria com o 501, este novo modelo cupê foi inicialmente equipado com um inovador motor V8 2.6L (construído com componentes leves) que entregava 100 cv. O motor foi acoplado a uma caixa manual de 4 velocidades. Mais tarde, uma variante 3.2L desta unidade V8 foi introduzida como opção, estabelecendo um novo padrão de saída de 120 mph. O motor do 502 foi o primeiro motor V8 do pós-guerra.
O chassi do carro era mais robusto e oferecia melhores classificações em termos de colisão frontal/lateral, enquanto o tanque de combustível estava posicionado de forma a minimizar o perigo de explosão em caso de acidente. Outras diferenças em relação ao modelo 501 foram os acabamentos cromados externos e o design interior, bem como a forma óbvia de cupê de 2 portas, recursos padrão como bancos dianteiros individuais e faróis de neblina.
O BMW 502 registrou baixas vendas devido ao aumento de preço, cerca de quatro vezes o salário médio na Alemanha. Tanto o 501 quanto o 502 foram apelidados de “Anjo Barroco” devido ao seu design fluido.
Os modelos cupê e cabriolet foram projetados por Baur, um respeitado construtor de carrocerias que já conhecia os padrões da BMW ao lidar com os conversíveis BMW desde 1930.
Ambos os modelos 501 e 502 foram descontinuados em 1958, sendo renomeados como BMW 2.6, respectivamente BMW 2.6 Luxus.