De koetswerkverhoudingen van de X3 zijn klassiek voor een Sports Utility Verhicle, of Sports Activity Vehicle zoals BMW haar producten liever omschrijft, maar dit model is één van de eerste waarbij die gekoppeld worden aan compacte buitenafmetingen. Voor de vormgeving van de X3 maakte BMW, net als bij de Z4, gebruik van de ‘flame surfacing’-technologie die toelaat bolle en holle koetswerkvormen met elkaar te combineren. Het resultaat is een karakteristiek en fris geheel. De typische BMW-accenten als de niertjes zorgen voor een duidelijke herkenbaarheid, maar de vorm van de voor- en achterlichtblokken en de oplopende lijn van de achterste zijruitjes zijn nieuw. Bolle wielkasten, een grote wielbasis en een aflopende daklijn zorgen ook bij stilstand voor een sportief voorkomen.
Onder de kap komen in eerste instantie twee 3-liter zescilinder-in-lijn motoren. Een benzine, de X3 3.0i, en een diesel; de X3 3.0d. De eerste levert 231pk en bezorgt de wagen een topsnelheid van 210km/u. De diesel is 204pk sterk en levert een indrukwekkend koppel van 410Nm. Ook dat is voldoende voor een topsnelheid van 210km/u. Optioneel zal BMW op beide versies een hogesnelheidsafstelling (beschikbaar met het sportpakket) aanbieden. Die stelt de benzine in staat snelheden tot 224km/u te halen terwijl de diesel dan tot 218km/u snel zal zijn. Beide motoren worden gekoppeld aan handgeschakelde bak met zes verhoudingen. Een vijftrapsautomaat is optioneel. Nadien volgen in verschillende stappen nog andere motorisaties.
Voor de aandrijving ontwikkelde de constructeur uit München de xDrive. Deze vierwielaandrijving laat een doorlopende variatie van het koppel toe tussen de voor- en achteras. Het systeem analyseert steeds de behoefte van elk wiel en grijpt onmiddellijk in als dat wenselijk is. Daardoor zou over- en onderstuur tot een minimum beperkt worden, maar het systeem zorgt ook op het onverhard voor een uitstekende tractie.
Het interieur is sober, stijlvol en rustgevend dankzij de uitgekiende kleurenschakeringen. Het bovenste en onderste gedeelte van het dashboard worden door een lichtgekleurde horizontale balk van elkaar gescheiden. In het midden zijn de verluchtingsmonden en de bedieningselementen voor de audio-installatie op een licht naar de bestuurderspositie gebogen paneel gegroepeerd. Daarboven is er ruimte voor een uitklapbaar optioneel 16:9 kleurenscherm. Twee sobere, ronde wijzerplaten zitten onder een compacte, bolle afschermkap. De zithouding in het interieur is wat hoger, waardoor de compacte buitenafmetingen toch resulteren in een ruim plaatsaanbod. De achterklep verschaft toegang tot een kofferruimte die desnoods meerdere mountainbikes kan bevatten, maar BMW onderstreept dat de X3 een uitstekende trekauto is, voor wie de kofferinhoud niet voldoende is. Specifiek daarvoor ontwikkelde BMW zelfs een uitbreiding op het DSC-stabiliteitscontrolesysteem dat rekening houdt met de reacties van een aanhanger en dus toelaat die in alle veiligheid te trekken. Dat systeem zal overigens tot de standaarduitrusting behoren, net als de Hill Descent Control.
De nieuwe X3 zal begin 2004 beschikbaar zijn in Europa en Noord-Amerika. De andere markten volgen later.