Der BMW 801 war der erste deutsche Doppelsternmotor.
Nach der Übernahme der BRAMO (Brandenburgischen Motorenwerke) durch BMW 1938, wurde der neue BMW 801 Motor aus den laufenden Motorenentwicklungen, dem BMW 139 und dem Bramo 329, der beiden Werke heraus konzipiert.
Es wurde beschlossen, alle neuen Entwicklungen ab sofort mit dem Nummernkreis 800 zu versehen. Die Nummer 800 bekam ein 9 Zylinder Sternmotor und der Schwerpunkt der zukünftigen Motorenentwicklung, ein 14 Zylinder Doppelsternmotor bekam die Nummer 801.
Die Konstruktion des Motors erfolgte ab 1938 unter der Leitung von Dipl.-Ing. Duckstein. Der erste Versuchsmotor lief ab April 1939 auf dem Prüfstand. Bereits im Dezember 1939 erfolgte dann die Freigabe für die Serienfertigung, obwohl der Motor noch nicht vollständig durchkonstruiert war. Ab Mitte 1940 wurden die ersten Serienmotoren für die Flugzeugindustrie geliefert.
Die Bezeichnung der BMW 801 Baumuster reicht fast durch das gesamte Alphabet. Von der 22 Baumustern wurden 11 mit unterschiedlicher Dauer produziert, 4 Versionen erreichten nur das Versuchsstadium, und 7 existierten nur als Projekt.
Bis Kriegsende wurden über 21000 BMW 801 der verschiedensten Versionen produziert. Bei der Weiterentwicklung und der Produktion späterer Versionen kam noch zeitverzögernd hinzu, dass das RLM ab 1942 die Lieferung von kompletten Motoranlagen und Triebwerken forderte. Eine Motoranlage besteht aus dem Motor mit allen Geräten, der Druckbelüftung mit Leitblechen, dem Lüfter, allen Dichtungen und die aerodynamische Verkleidung des Motors mit allem Zubehör bis zur Anschlussebene. Bei dem Triebwerk kam dann noch das Einbaugerüst und die Abgasanlage dazu.
Motoranlagen wurden ab Mai 1942 geliefert und Triebwerksanlagen ab Mitte 1944.

Kommen wir nun zu dem Aufbau des Motors und seinen technischen Eigenschaften, sowie Besonderheiten.
Eine der auffallendsten Neuerungen war die Zwangsbelüftung des Motors, durch das vorn angebrachte Lüfterrad, welches auch im Steigflug und bei extremen Flugmanövern die Kühlung sicherstellte. Dieses Lüfterrad erzeugte im Motorgehäuse einen Überdruck und aus dem Gehäuse wurde dann auch die Ladeluft für den Motor, sowie die Luft zur Ölkühlung entnommen. Über einen verstellbaren Drosselring gelangte die Kühlluft wieder ins Freie. Die vorn in der Haubennase angebrachten Ölkühler wurden durch Luft gekühlt, welche innerhalb der Motorverkleidung am Rand gegen die Flugrichtung nach vorn strömte und durch einen regelbaren Nasenspaltring wieder austrat. Mit Hilfe dieser beiden regelbaren Ringe konnte die Öl- und Zylindertemperatur geregelt werden.
Damit der Betrieb des Motors auch bei sehr niedrigen Temperaturen sichergestellt war, befanden sich im Ansaugkanal federbelastete Warmluftklappen, die sich bei einer Vereisung des Siebgitters öffneten.
Eine weitere Besonderheit war das Kommandogerät. Zur Begründung für die Notwendigkeit dieses Gerätes wurde von dessen geistigen Vater einmal die Frage gestellt: "Was macht ein Pilot, wenn er alle Funktionen einzeln verstellt, dazu bei einer mehrmotorigen Maschine, falls er plötzlich gezwungen wird, einen anderen Betriebszustand einzustellen. Die Antwort kann nur sein: einen Fehler!" Mit dem Kommandogerät wurden folgende Funktionen gleichzeitig mit einem einzigen Hebel gesteuert: Ladedruckregelung mit Drehzahlsteuerung, Gemischtregelung, Zündzeitpunkt, Schaltung des Laders, Sturzflugauslösung, Brennstoffregelung, Anlasshilfe und Luftschraubenverstellung.
Der BMW 801 A, B, C hatte 156 mm Hub und 156 mm Bohrung, eine Verdichtung von 6,5 und eine Laderübersetzung von 5,07 für Bodenbetrieb und 7,47 für Höhenbetrieb. (als vielfaches der Kurbelwellendrehzahl) Die Luftschraubenuntersetzung lag bei 0,54. Der Motor hatte bei verschiedenen Leistungen folgenden Kraftstoffverbrauch in Liter pro Stunde.

Leistungswahl                   Verbrauch in 0,5 km           Verbrauch in 4km

Steigleistung                                  515-550                               580-630
Höchst-Dauerleistung                  380-400                               415-435
Höchst-Sparleistung                     270-280                               290-305

Durch eine Optimierung der Fertigung wurden die Preise für die Motoren immer weiter gesenkt. Der Preis einer BMW 801 Motoranlage lag 1940 bei 80700 RM und Ende 1942 nur noch bei 45000 RM. Davon entfielen 35600 RM auf den Motor und der Rest auf das Kommandogerät (3000 RM) und die Verkleidung des Motors (6400 RM). Die Anzahl der Fertigungsstunden betrug Ende  1942 etwa 16000 Stunden pro Motor.

Kommen wir zu den Baureihen.
Der 801 A hatte 41,8 l Hubraum und 1175 kW (1600 PS), bei einer Verdichtung von 6,5 und der Verwendung von 87 Oktan Benzin. Er war mit rechtslaufendem Propeller. Da nach vorgaben des RLM die 801 Motoren für Kampfflugzeuge wie die Do 217 und die BV 141 vorgesehen war, wurde für mehrmotorige Maschinen auch ein Motor mit linkslaufendem Propeller benötigt. Aus dieser Vorgabe entstand der 801 B, der bis auf das Umkehrgetriebe mit der A Variante identisch war. 
Die Weiterentwicklung war der 801 C als Jägermotor. Er wurde mit einer hydraulischen Luftschraubenregelung, Sturzflughebel für die Sturzflugbremsung und handbetätigter elektrische Segelstellung versehen. Außerdem erhielt der C spezielle Kopfleitbleche und Druckbelüftung für festeingebaute Waffen. Der 801 C wog im Rohzustand 934 kg und als komplette Motoranlage 1055 kg. Die gesamte Länge der Motoranlage betrug 2006 mm bis Ende Wellenzapfen. (ohne Propellerhaube) Beim C-0 wurde noch Kühlgebläse mit 10 Schaufelblättern verwendet, während ab dem C-1 das Kühlgebläse 12 Schaufelblätter besaß. 
Der 801 D und G wurden als leistungsgesteigerte Version entwickelt. Die Leistungssteigerung erfolgte durch eine geänderte Laderübersetzung und eine höhere Verdichtung in Verbindung mit 95 Oktan Kraftstoff. Die erreichte Leistung lag bei 1270 kW (1730 PS) bei 2700 Umdrehungen pro Minute. Der Ladedruck stieg auf 1,39 bar abs. (abs.= absolut), gegenüber den 1,27 bar abs. bei dem A, und die Volldruckhöhe lag bei 5700 m. Der G entsprach dem D, war jedoch für Kampfflugzeuge vorgesehen (andere Leitbleche usw. s.o.) und gehörte zur tropenfesten Triebwerkanlage TU mit Flammenvernichtern.
Der 801 L wurde aus dem A entwickelt und besaß eine vollhydraulische Drehzahlsteuerung. Der A und der L wurden beide als Motoranlagen MA und ML für Kampfflugzeuge und später auch als tropenfeste Triebwerksanlage TL hergestellt.
Die H Version wurde als linkslaufende Variante des L entwickelt und sollte als TH gebaut werden. Er hatte zusätzliche Vorder- und Mittelpanzerung und einen BMW Rippenrohr-Ölkühler. Es war geplant ihn in die FW 190 einzubauen, aber es kam nicht mehr zur Fertigung. Für kurzfristige Leistungssteigerung war er mit einer, über das Kommandogerät gesteuerten, Zusatzeinspritzung versehen.
Der 801 U und W gehörte zur gleichen Leistungsklasse wie der D. Der U wurde ab 1944 als TU in die Serienfertigung der FW 190 übernommen.

Um die Höhenleistung der Motoren zu steigern, gab es 2 Möglichkeiten. Die erste wäre die Leistungssteigerung der Motoren allgemein für niedrige und mittlere Höhen, oder als 2. Variante die Entwicklung eines reinen Höhenmotors.
Als erster dieser Kandidaten entstand der 801 E aus dem D mit 1470 kW (2000 PS) bei gleichem Hubraum. Die wurde durch eine aerodynamische Verfeinerung des Laders, eine Drehzahlsteigerung und einem erhöhten Ladedruck (1,62 bar abs. bis zu 5 min lang) bei Startleistung erreicht. Der Motor konnte bis 5650 m Höhe eine Leistung von 1710 PS halten und seine Volldruckhöhe lag zwischen 7000 und 8000 m. Er wurde 1942 zur Serienfertigung freigegeben, aber kam Aufgrund der Kriegssituation nicht mehr in Fertigung. Zur Überbrückung des Zeitraumes bis zum Fertigungsbeginn des E wurde der 801 S produziert. Er war technisch gesehen eine Mischung aus dem D und dem E und brachte eine Startleistung von 2000 PS. Als Triebwerksanlage TS durfte er ab 1945 auch mit einer Notleistung von 2200 PS betrieben werden. Die Leistungsdaten entsprachen fast alle dem E Motor und die Triebwerksanlage war die  vom TU. Bedingt durch den Kriegsverlauf war die TS die letzte in Serie hergestellte Triebwerksanlage und wurde auch in der FW 190 verwendet.
Die letzte Stufe der Leistungssteigerung war der BMW 801 F. Er wurde aus dem E abgeleitet und erhielt weitere Verbesserungen, wie eine Verstärkung der Kurbelwelle, vergrößerte Ein- und Auslassventile, größerer Ventilhub, geänderte Steuerzeiten, vergrößerte Einspritzpumpe und verbesserte Innen- und Außenaerodynamik. Es war sogar noch die Möglichkeit zur Anbringung eines Abgasturboladers vorhanden.  Als Startleistung erreichte er 2400 PS und als Kampfleistung 2200 PS. Die Volldruckhöhe lag zwischen 7000 und 8000 m. Gegen Ende der Entwicklung konnte die Leistung dieses Motors sogar noch auf 2600 PS gesteigert werden. Er sollte als Triebwerksanlage TF in die Ta 152 eingebaut werden.

Die Entwicklung eines Höhenmotors ging auch mit der Entwicklung eines Zusatzladers bis zu 12000 m Höhe einher. Diese Lader sollte zweckmäßiger weise durch eine Abgasturbine angetrieben werden. Der Grundmotor hierfür war der 801 D  und wurde zur Baureihe J. Der Motor leistete am Boden 1810 PS und in 11500 m Höhe eine Maximalleistung von 1485 PS. Der 801 J war nur als Studienobjekt für Höhenmotoren geplant. 1943/44 entstanden weitere Höhenmotorprojekte auf Basis des E und zwar der 801 N und M, beziehungsweise der 801 Q auf der Basis des J da er einen Turbolader besaß.
Alle diese Projekte wurden aufgegeben und es wurde ein neues Projekt begonnen, der 801 Ds auf der Basis des 801 D mit voller Arktis- und Truppentauglichkeit.
Der letzte Versuch einen Höhenmotor mit Volldruckhöhe von 11000 m zu konstruieren sollte zu einen neuen Baumuster führen, dem BMW 805. Da für diesen Motor keine Fertigungsmöglichkeiten bestanden wurde aus verschiedensten Teilen anderer Serien der 801 R zusammengesetzt. Dieser Motor hatte einen 2 Stufen 4 Gang Lader, ein verstellbares Lüfterrad so wie ein vollautomatische Kühlluftregelung. Des weiteren eine MW-50 Einspritzung für unterhalb und eine GM-1 Einspritzung für oberhalb der Volldruckhöhe. Der Motor war für 1400 PS in 11000 m Höhe ausgelegt. Auch dieser Motor war Werkstattreif und wurde 1944 zu den Akten gelegt, da der Bedarf in dieser Leistungsklasse durch den Jumo 213 und den DB 603 abgedeckt wurde.
Als gegen Ende des Krieges doch noch ein Höhenmotor gebraucht wurde, griff man auf das am weitesten fortgeschrittene Projekt zurück, den 801 J und baute ihn als Triebwerksanlage TJ von Beginn des Jahres 1944 an in Serie. Er wurde zum Beispiel in die Ju 388 eingebaut.
Der 801 Heimstoffmotor wurde konzipiert, als ein längerer Kriegsverlauf abzusehen war. Es wurde der Versuch gestartet schwer zu beschaffende Legierungsbestandteile durch einheimische zu ersetzen. Man kam zu dem Ergebnis, das 687 Bauteile auf einheimische Legierungen umgestellt werden können. Dazu gehört die Umstellung von molybdänhaltigem Stahl auf molybdänfreien Stahl, sowie über den gesamten Motor verteilt eine Einsparung von 80 kg  Kupfer, 20 kg Nickel, 3 kg Zinn und 0,5 kg Cadmium. Das Ergebnis lag im Jahr 1941 vor. Obwohl der Motor nie gebaut wurde, begann man ab 1942 in der Weiterentwicklung der 801 Reihe die Umstellung von Aluminiumbauteilen auf Stahlbauteile wegen der Verfügbarkeit im Krieg in die Serienfertigung einzuführen.