宝马x3全系使用了四缸发动机，这款车一共使用了三款发动机，分别是低功率版2.0升涡轮增压发动机，中功率版2.0升涡轮增压发动机，高功率版2.0升涡轮增压发动机。动力系统是宝马B系列的B482.0T发动机搭配ZF的8AT变速箱，发动机分为高/低功率版，高功版最大功率252马力，峰值扭矩350牛米；低功版最大功率184马力，峰值扭矩290牛米。顶配的M40i车型则是采用3.0T发动机，国产版没有引进M40i车型。虽然全系都是匹配ZF的8AT变速箱，但跟高功率发动机匹配的是带有运动化调校的型号，能提供Sport+模式。