La Serie 02 (codice progetto E114) viene lanciata nel 1966 con la denominazione di 1600 e motore 4 cilindri in linea monoalbero in testa di 1573 cm³ con alimentazione a carburatore. Grazie agli 85 cv, la 1600 (la sigla 02 è, inizialmente, solo interna, perché non c'è rischio di confusione con la Neue Klasse, giunta oramai alla soglia dei 2 litri e non più prodotta con motore 1600) raggiunge i 160 km/h e garantisce una discreta brillantezza (lontana comunque dalla grinta delle contemporanee Alfa Romeo di pari cilindrata). In ogni caso, per evitare confusione, la 1600 fu ufficiosamente conosciuta anche come 1600-2, dove il 2 finale indicava la carrozzeria a due porte. Nel 1967 la Casa bavarese introduce la 1600 Ti, con motore potenziato (grazie all'adozione di 2 carburatori a doppio corpo) a 105 CV. Lo stesso anno arriva anche l'elegante 1600 Cabriolet, realizzata dalla carrozzeria Baur e commercializzata direttamente da BMW.
L'affidabilità, la qualità costruttiva e la linea piacevole garantiscono alla 1600 un buon successo, nonostante la tenuta di strada impegnativa sul bagnato. Scarse le vendite in Italia, sia per la carrozzeria con due sole porte, sia per la diretta concorrenza con la più potente e sportiva Alfa Romeo Giulia Super e con la coeva Fiat 125, simile per prestazioni, ma con prezzo inferiore.
Lo stesso anno la Baur realizza la 2002 Cabriolet: non si tratta (come avveniva con la precedente 1600) di una vera cabrio, ma piuttosto di una targa, con tetto rigido asportabile, robusto roll bar centrale e parte posteriore convertibile (con capote in tela). Nel 1971 la gamma viene rivista, con l'introduzione delle versioni 1802 (1766 cm³, 90 CV) e 2002 Tii (1990 cm³ con alimentazione a iniezione Kugelfisher e potenza di 130 CV), che rimpiazza la 2002 Ti a carburatori. La 1600 cambia nome in 1602, mentre la 1600 Ti esce di listino.