上一代3系列看起來修長的車身在新3系上變得更加豐滿，少了些許銳氣，多了一些厚重，整個車身遠看酷似5系列。車身比例大體上還是延續上一代3系的長車頭和短車尾，不過頭燈偏向于新1系的年輕化風格甚至更加修長鋒利，沿著燈眉高度向車尾延伸穿過前后門把手的腰線使整體風格更加運動感十足。新3系前大燈的外“眼角”明顯向側面傾斜，使得其棱角成為典型的銳角，這一點暴露了該車內斂的銳氣。尾部橫切面高后端的楔形變得圓潤，新3系的造型雖然沒有它的前輩經典卻變得更加富有流線型和動感，尤其是車身兩側的腰線從車頭收至車尾時，三條腰線在尾燈處的逐漸合一，使得整車看上去更加整體合一的同時，卻絲毫不影響動感。典型的變化有簡短的前懸、座艙的位置更靠后以及修長的發動機蓋。
寶馬首次將鋁鎂合金材料用于新3系量產發動機，使發動機的重量比采用鋁材減輕了30%，油耗減少了16%。該系列中的新330i配備6缸發動機，輸出功率比上一代提高了20千瓦/27馬力之多，達到190千瓦/258馬力，在每分鐘2500-4000轉時可獲得300牛米的扭矩，從0-100公里加速時間僅為6.6秒，車速限制在250公里/小時，綜合油耗為9.0升/100公里。能夠提高性能的設計還包括來自賽車科技的應用于量產發動機的3級共鳴進氣系統，能夠通過進氣岐管內部的氣門配合發動機的轉速改變進氣岐管的長度，使發動機在轉速不同的情況下擁有效率的進氣量。在中速轉速區區域，峰值扭矩提前至2500轉/分鐘的時候輸出，而且在1500轉/分鐘～6500轉/分鐘的轉速區域能夠維持90%以上的扭力。
新3系采用了諸多新裝備，使得新3系在同級別車型中技術始終領先走在前列。除了采用鋁鎂合金材料的發動機外，新3系發動機新裝備了valvetronic(電子氣門控制系統)，該系統可根據油門踏板位置對進氣門的開啟次數和升程進行無級控制，從而更有效地利用噴射到發動機里的燃料，使發動機的反應更為迅捷。新3系裝備了新一代的動態穩定控制系統(dsc)，進一步提高了車輛行駛安全性。在bmw325i和bmw330i上的dsc系統還添加了其他非常有用的功能，如在潮濕道路上對制動盤進行干式制動或預設制動蹄摩擦片，使制動反應更快、更平穩、更強有力，還可以防止汽車在上坡啟動時出現下滑，和避免停車制動時出現的“前沖”現象。
