该车搭载一台新的4.0升V8引擎，最大功率为420马力@8300转，扭矩295磅-英尺@3900转，由于功率和扭矩分别比上一代车增加恶劣77马力和25磅-英尺，因而成为历史上最强劲的M3。该车0-60英里的加速时间为4.8秒，手动版的M3加速时间比上一代车快了0.4秒，最高时速仍旧是155英里（约合250公里）。不过如果没有电子限速，最高时速可以超过175英里（约合282公里）。
新一代的M3搭载了以M5为基础改装后的4.0升V8发动机，这也是M3车系首款采用八缸发动机的车型。此款发动机运用了许多宝马 Sauber F1轻量化和高转速的概念，在宝马著名的Double-VANOS双可变气门正时技术的支持下，新一代M3能输出高达420匹的最大马力，最大扭力为400nm，搭配六速手动变速箱，由静止加速到每小时100公里的时速，只需4.8秒，极速则被电子系统限制在每小时250公里。在安全方面，M3除了配备DSC+、EDC等电子系统外，针对悬挂以及刹车等部份，也都特别进行了强化。
除了强大动力，由于轻量化的概念，使得新一代的M3所搭载的V8发动机仅重202公斤，比起目前第三代车型所采用的直六发动机，甚至要轻了15公斤。新一代的M3也同样具备了MDrive按键，供驾驶人进行个人喜好的设定，包括DSC+模式、电子简震器的设定，以及Servotronic电子伺服式动力方向盘辅助系统等，皆可由此进行调整。
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