Desse modo, além da produção de utensílios agrícolas ou freios ferroviários, a BMW começou a construir um motor industrial de dois cilindros opostos designado por BMW M2B15, que rapidamente passou a ser utilizado por diversos construtores de motos, como a Victoria Werke AG e a Bayerische Flugzeugwerke (que produziu o modelo Helios).
Quando a BMW e a Bayerische Flugzeugwerke se fundiram no início dos anos 20, uma evolução profunda da Helios passou a ser produzida a partir de 1923 sob a designação R32, a primeira moto com o emblema azul e branco da BMW e com duas características que se manteriam nos modelos posteriores: os cilindros opostos e a transmissão por veio.
Em 1935, a BMW apresentou o modelo R12 no Salão Automóvel de Berlim, sendo esta a primeira motocicleta do mundo com garfo telescópico como suspensão dianteira, acoplado a um quadro de grande rigidez sob um claro estilo Art Déco. De imediato o novo regime nazi viu neste elegante modelo diversas características interessantes para as necessidades militares, nomeadamente a construção simples e robusta, a rapidez, o veio de transmissão e ainda os cilindros opostos com grande capacidade de dispersão térmica, ideais para situações extremas de utilização.
Foi decidido então produzir uma versão militar da motocicleta R12 equipada com um einvergasermotor (um único carburador para alimentar o motor boxer bicilíndrico de 745cc que fornecia 18cv às 3400 rpm, em vez dos 20cv às 4000 rpm na versão civil com dois carburadores), tendo como finalidade equipar as unidades de polícia da Wehrmacht e fornecer um veículo particularmente bem-adaptado às unidades de reconhecimento e ligação, incluindo uma popular versão com carro lateral.
Entre 1935 e o final da produção da R12 em 1942, a BMW construiu quase 30.000 exemplares do modelo. Os primeiros eram na realidade modelos civis que acabariam por ser requisitados em 1939, juntando-se a outros 10.000 exemplares especificamente construídos para as forças armadas.
Da campanha de Creta, passando pelo Norte da África ou pelas estepes geladas da Rússia, a R12 desempenhou um importante papel nas funções descritas até começar a ser substituída pela BMW R75 em 1942, uma motocicleta concebida desde o início para o uso militar.
Quer a R12 quer a R75 seriam copiadas directa ou indirectamente. Os Americanos, impressionados com a transmissão por veio no deserto e com o garfo telescópico hidráulico, criaram versões de engenharia reversa para as Harley-Davidson XA (Experimental Army) e Indian 841. Já os Soviéticos produziram sob licença, ao abrigo do pacto Molotov-Ribbentrop de 1939, a BMW R71, modelo com quadro tubular e suspensão traseira, usado em pequeno número pela Wehrmacht. Esta evolução da R12 foi depois fabricada na União Soviética com o Dnepr M-72 (entre 1941 e meados dos anos 50) e na China como Chang Jiang CJ750 (de 1957 aos anos 80).