Моделът  излиза на пазара в две модификации. Едната, BMW X3 xDrive20d, е задвижвана от 2-литров четирицилиндров турбодизелов двигател с алуминиев цилиндров блок и директно впръскване Common-Rail с максимална мощност 184 к.с. Двигателят е достатъчно еластичен, за да ускори автомобила от 0 до 100 км/ч за 8,5 секунди, а максималната скорост да е 210 км/ч. Средният разход на гориво в ЕС тестови цикъл е 5,6 л/ 100 км, а емисиите на СО2 са 149 г/ км.
Вижте снимки
При BMW X3 xDrive35i за пръв път са комбинирани технологията  BMW TwinPower Turbo и директното впръскване на бензина High Precision Injection. По този начин 3-литровият агрегат развива максимална мощност от 306 к.с. при 5800 об./мин и максимален въртящ момент от 400 Нм, който е на разположение още при 1300 об./мин.
Този двигател ускорява BMW X3 xDrive35i от 0 до 100 км/ч за 5,7 сек. и постига макс. скорост от 245 км/ч. Средният разход на гориво в ЕС тестови цикъл е 8,8 л/ 100 км, а емисиите на СО2 са 204 г/ км.
За пръв път автоматичната предавателна кутия е комбинирана с функция  Auto Start Stop и шестцилиндров двигател. Тя е серийна и при X3 xDrive20d с механична.
Новото BMW X3 серийно е оборудвано с постоянно задвижване на четирите колела BMW xDrive.
Произвеждат новия X3 в завода на BMW в Спартанбърг, Южна Каролина.