Esta variante llega al mercado trece años después del lanzamiento de la primera berlina M3 y un año después de que se diseñara el nuevo motor V8 para esta gama. Es especialmente interesante para aquellos conductores que dan tanta prioridad a la mecánica como al habitáculo. Gran similitud con el coupé La nueva berlina tiene más capacidad de carga que el modelo de dos puertas y es ligeramente más pesado (25 kg más) aunque, sin embargo, es prácticamente igual de rápido. Acelera en 4,9 segundos (el coupé lo hace en 4,8) y dispone de 450 litros de volumen de maletero (20 litros más que el otro). El consumo cifrado por Bmw será similar en principio (12,5 litros a los 100). Mide 4,58 metros de largo y 1,44 de alto. Por tanto es tres centímetros más corto y otros tres centímetros más alto que la carrocería de dos puertas. Es igual de ancho con 1,81 centímetros. Ambas estructuras parten de un chasis altamente resistente a la torsión aunque en este modelo han sido ajustados ligeramente los reglajes. Entre otros, las columnas telescópicas, ahora más rígidas, los cojinetes de apoyo de los amortiguadores, el subchasis central y la pieza adicional que aumenta la rigidez del conjunto delantero, son de metal ligero. El peso del motor se ha conseguido rebajar en 15 kilogramos con respecto a la versión de seis cilindros. Además de la estructura, las únicas partes de la carrocería que provienen del BMW Serie 3 son las puertas, el techo, el capó, los cristales de las ventanas y los pilotos posteriores. Esto significa que la cantidad de piezas completamente nuevas de la carrocería es similar a las del BMW M3 Coupé, modelo con el que la berlina comparte la parte delantera. El motor de seis cilindros en línea, varias veces premiado con el galardón «Engine of the Year», montado en las dos generaciones anteriores del BMW M3, ha sido sustituido después de 15 años. Este año y por primera vez en un M3, las dos carrocerías montan la arquitectura V8. Ésta tiene una cilindrada de 3.999 cc y una potencia de 420 CV. Su par máximo es de 400 Nm disponible casi por completo a lo largo de un margen de 6.500 revoluciones.Aunque la versión coupé otorga un generoso espacio para las dos plazas traseras, la nueva berlina está homologada ahora para un quinto pasajero. Tendrá los mismos estribos marcados en la zona posterior que acentuarán la tracción trasera y un spoiler posterior para reducir las fuerzas ascendentes en el eje posterior. Las salidas de escapes dobles son las típicas de la gama Motorsport.El nuevo BMW M3 lleva de serie llantas de aleación ligera de específico diseño M. Las ruedas delanteras tienen neumáticos de medidas 245/40, montados sobre llantas de 8,5 x 18 pulgadas, mientras que los neumáticos de las ruedas traseras son de 265/40 sobre llantas de 9,5 x 18 pulgadas.El bloque del nuevo motor de ocho cilindros proviene de la fundición de metales ligeros de la planta de Landshut, donde también se fabrican los bloques para los motores de los bólidos de la escudería BMW Sauber F1.