뉴 3 시리즈는 Z4에서 7 시리즈에 이르는 BMW 브랜드의 디자인 스펙트럼을 메우고 있다. 3 시리즈의 강력하고 흐르는 듯한 라인과 조심스러우면서도 명확한 굴곡은 Z4 나 1 시리즈의 디자인에 근접한다. 그러나 더 긴 차체와 엔진 본넷, 휠베이스 등의 많은 세부 부분들이 그 두 모델과 구분된다.

한편5 시리즈와 7 시리즈보다 작은 차체는 보다 민첩하고 역동적인 이미지를 부여하면서 고급 세단과 차별화하는데 일조한다. 이전 모델에 비해 차체의 크기는 조금밖에 커지지 않았지만 외관의 디자인이나 윤곽에 있어서는 눈에 띄게 차이를 보인다.

전체 바디에 비해 탑승칸을 작고 가벼워보이도록 설계함으로써 쿠페와 같은 느낌을 살렸고 루프 라인은 뒤로 가면서 부드럽게 줄어들도록 했다. 마지막으로C 필러 아랫부분의 굴곡을 반전시키는 호프마이스터 킥(Hofmeister kick)방식을 이용해 역동성을 한층 살렸는데 이는 BMW의 특징이기도 하다.오버행은 이전 모델보다 더욱 짧고 간결해졌으며, 옆쪽으로 둥글게 내뻗어 한점에서 정확히 만나도록 설계된 프론트의 방향 지시등이 이러한 간결한 형태를 더욱 강조한다.

더블 키드니 그릴 및 더블 라운드 헤드라이트와 함께 뉴 3시리즈는 BMW 특유의 프론트 디자인을 표현한다. 측면의 방향 지시등은 차량의 넓은 폭을 강조하고 프론트 끝부분의 응집된 표현은 민첩하면서도 기민한 인상을 준다. 범퍼 바로 아래에서 시작해 A필러와 루프 라인을 거쳐 리어 부분으로 뻗어나가는 파워돔은 독특하고 역동적인 라인을 뽐내며 특히 넓은 크롬 바로 더블 키드니 그릴을 둘러싸 스포티하면서도 우아하고 독특한 개성을 표출한다.

BMW 320i는 밸브트로닉(Valvetronic) 4기통 엔진을, 325i와 330i는 밸브트로닉 기술과 마그네슘 크랭크케이스가 적용된 직렬 6기통 엔진을 장착했다. 뉴 3 시리즈의 전 모델에는 제어와 조작이 편리하며 소음이 낮고 에너지 효율이 높은 6단 자동변속기가 장착되었다. 알루미늄 재질의 프론트 서스팬션과 업그레이드된 차세대 DSC(Dynamic Stability Control, 325i 이상)으로 편안한 주행과 다이나믹 성능의 조화를 이루었다. 또한 7 시리즈에 있는 엔진 스타트/스톱 버튼과 5시리즈 이상 모델에 제공한 런플랫 타이어(펑크가 나도 시속80km로 150km 주행가능)를 3시리즈 전모델에 적용했다.