第四代宝马M3采用4.0升V8自然吸气发动机。它有四门硬顶车型、双门硬顶车型和双门敞篷车型。M3是宝马M Power的高性能系列，第四代M3是唯一一款搭载4.0升V8自然吸气发动机的车型。该发动机代号为S65B40A，最大功率309kW，最大功率转速8300 rpm，最大扭矩400 Nm，最大扭矩转速3900 rpm。它配备了双VANOS和Valvetronic技术，并采用了多点喷射技术、铝合金气缸盖和气缸体。铝合金气缸盖可以减轻发动机重量，提高汽车操控性能。

与这款发动机匹配的是7速动力换挡。动力换挡的一套离合器功能是调节奇数档，另一套离合器功能是调节偶数档。Powershift的换挡速度很快，传动速度也很高，可以给驾驶者带来干净利落换挡的驾驶体验。

第四代M3的前悬架为双球节独立悬架，后悬架为多连杆式独立悬架。双关节悬架可以提高汽车的转向精度和操控性。