xDrive35i发动机配备双涡管单涡轮增压器、Valvetronic电子气门和高精度直喷系统。这三项技术都以独特的方式得到了改进，它们的合作方式是其中最大的创新。搭载宝马双涡管单涡轮增压发动机的宝马xDrive35i实现了完全集成，值得成为无与伦比的全新发动机单元:输出功率225kW(306HP)，扭矩400Nm，发动机转速更高，动力传递更顺畅。百公里油耗只有8.8升。六次获得年度大奖的发动机。
XDrive20i搭载2.0TL4涡轮增压发动机，最大功率135kW(184HP)，扭矩270nm/2600rpm，百公里加速8.6秒，最高时速210km/h；xDrive28i搭载3.0L6自然吸气发动机，功率190kW(258PS)/6600rpm，扭矩310nm/2600rpm，百公里加速时间7.91秒。
宝马X3低速时方向盘略重，轻踩时落地油门踏板反应不大，中后段刹车踏板发力十足，给人的感觉是3系轿车的升级版。但在混凝土块路面上的反应还是有点敏感，升档过程比较平稳，车速下降时会主动降到合适的档位。因为程序有自动补油功能(运动模式下更明显)，降档的挫败感不易察觉。