Az optikánál jóval nagyobb mértékben változott viszont a motorpaletta, a hathengeres kínálat teljes egészében kicserélődött. Mostantól a 3.0 sd jelzés rejti a világ legerősebb hathengeres dízelmotorját. Az 535d-ben megismert lépcsőzetes feltöltésű biturbó motorhoz hasonló 3.0 sd 286 lóerőt és 580 newtonmétert képes kitermelni. Maximális teljesítményét 4400-as fordulatszám mellett éri el a motor, amivel a X3-as a világ egyik legsportosabb dízelmotorja is egyben.
Ezzel a motorizáltsággal elég 6,6 másodperc álló helyzetből 100 km/órás sebességig, a végsebességét pedig 240-nél éri el. A soros hathengeres dízelmotor átlagosan 8,7 literrel éri be 100 kilométerenként. Optimalizálták a hagyományos, három literes turbódízelt is, de lóerőben és newtonméterben nem változott a korábbihoz képest.
Az új hathengeres dízelek mellett továbbra is elérhető a 150 lóerős, kétezres dízel, 330 newtonméteres nyomatékkal és 7,2 literes átlagfogyasztással. A 3 dízelmotor mellé 3 benzines is választható, ebből szintén kettő újult meg,
A 3.0si, az eddigi legerősebb változatban kerül az X3-asba, de a 272 lóerővel így is a dízelmotor mögé szorul, mind gyorsulásban, mind végsebességben. A 2,5si 218 lóerős, és alig érezhetően lehet lassabb az erősebbiknél számadatai alapján. Az alapmotor továbbra is a kétliteres, 150 lóerős benzines. A 3.0 sd-hez egy új, az eddigieknél gyorsabban kapcsoló hatsebességes automatát, a többihez hatsebességes kézi váltót kapcsolnak alaphelyzetben,.
Tovább fejlődött a menetstabilizáló elektronika, valamit most először bekerült a DTC (kipörgésgátló) gomb az X-sorozatba, amivel több csúszást, így sportosabb autózást lehet elérni. A menetstabilizáló elektronika teljesen kikacsolható, ebben a módban csak az elektronikus differenciálzár működik.
Az X3-as jelenlegi változatából 2,5 év alatt több, mint 260 ezer darabot adtak el és több országban is a legkeresettebb off-road modellé lépett elő.
