Un doublé aux 24 Heures de Spa en 1965 et 66, puis un titre européen pour Hubert Hahne et la nouvelle 2000 Ti en 1966, cela donne de nouvelles ambitions. Décidant de faire l'impasse sur le championnat d'Europe Tourisme en 1967, BMW décide alors de sauter le pas en se lançant conjointement en Formule 2 et en course de côte avec une barquette. A l'origine de cette aventure, au delà du marketing, il y a un homme providentiel : Ludwig Apfelbeck. Cet ingénieur autrichien, sépcialiste des moteurs moto entré chez BMW en 1957, vient de mettre au point une culasse "miracle". Chargé du développement du qautre cylindres 1991 cm3 de la berline 2000, il a totalement redessiné le haut moteur en le dotant d'une culasse 16 soupapes et d'un double système d'alimentation très complexe (carbus ou injecteurs opposés fonctionnant alternativement). Avec ses huit trompettes d'admission et ses huit échappements, ce quatre cylindres aux allures de V8 développe 260 à 270 ch. Une puissance plus qu'honorable pour l'époque ! Encouragé par ces travaux et des premiers essais satisfaisants avec une ancienne Brabham F1, BMW décide d'aborder la nouvelle Formule 2 dont la cylindrée est portée à 1600 cm3 pour 1967. Tandis que le quatre cylindres 2 litres sera réservé à la barquette "montagne" (un châssis Lola qui terminera 4e du championnat européen 1967 avec Quester, puis 3e en 1968), un nouveau 1600 est développé selon les mêmes principes pour la F2.

Basé sur le quatre cylindres de la berline 1500, il est porté à 1598 cm3 et développe d'emblée 220 ch, soit une puissance similaire au Ford Cosworth. Les débuts seront difficiles : fiabilité aléatoire des moteurs, châssis Lola peu compétitifs... Toutefois, à partir de 1969, lorsque BMW alignera ses propres châssis conçus par Len Terry et de nouveaux moteurs très puissants et solides, elle manquera de peu de jouer les tous premiers rôles en F2. L'absence d'un pilote de premier plan (Siffert et Ickx ne marquant pas de points au championnat d'Europe) avant que Quester se mette dans la peau d'un vainqueur fera échouer BMW aux portes du succès. Toutefois, c'est l'accident mortel dont sera victime Gerhardt Mitter aux essais du GP d'Allemagne 1969 qui portera un coup fatal au programme F2. Il sera prorogé en 1970 avant que les actionnaires du groupe décident de tout arrêter pour préserver "l'image" de BMW.