В октябре 2000 года впервые была представлена BMW M3 E46 с новым 3,2-литровым 6-цилиндровым высокооборотным двигателем S54. Своим появлением автомобиль стал заменой для купе и кабриолета E36 модельного ряда M3.
Первая версия М3 имела окраску в единственном цвете – Laguna Seca Blue и внешне от других моделей 3 серии отличалась наличием выпуклости на алюминиевой крышке капота (так называемой «Power Dome»), более широкими колесными арками, аэродинамическими оптимизированными внешними зеркалами, наличием «жабров» на боковых крыльях, выхлопной системой с четырьмя выхлопными трубами, выпуклым мускулистым передним бамперов и коваными 18- или 19- дюймовыми дисками.
На 18-дюймовые M Double Spoke II литые диски с хромированной атласной отделкой (8×18 спереди и 9х18 дюймов сзади) одевались шины – спереди 225/45ZR18 и сзади 255/40ZR18. Кованые 19-дюймовые M Double Spoke II колеса также в матовом хромированном покрытии предлагались в качестве опции на большинстве рынков (8×19 спереди и 9.5×19 сзади) с шинами 225/40ZR19 спереди и 255/35ZR19 сзади.
На M3 ZCP CS устанавливались спицевые литые диски размерами 8×19/9.5×19.
Кабриолет M3 E46 (так же как и купе М3) предлагался со стандартной 6-ступенчатой коробкой передач Getrag 420G (S6S 420G), однако было решено устанавливать и SMG Drivelogic (известную как SMG II). В купе M3 E46 не имеющей педали сцепления, предлагалась электрогидравлическая ручная система переключения в стиле F1, сдвиги выполнялись с помощью ручки передач SMG или «лепестками» для переключения передач расположенных на рулевом колесе. Также, впервые для BMW «красная зона» на тахометре была обозначена с 8000 об/мин.
М3 Е46 так же была оснащена динамическим контролем курсовой устойчивости (DSC), специально разработанной для этого автомобиля, и могла быть полностью отключено (DSC) с помощью переключателя на приборной панели.
Стандартно BMW E46 M3 оснащена четырьмя вентилируемыми тормозными дисками 12,8-дюймов спереди и 12,9-дюймов сзади.
Салон спортивной версии от интерьера стандартной BMW E46 3 Series отличался установленными на M3 передних спортивных сидений M Design, уникальной кожаной обивкой кожей Nappa и тканей Impluse (или Nappa и Алькантара), внутренней отделкой салона из черного глянца, алюминия или дерева (эвкалипта), установленного 3-спицевого рулевого колеса с трехцветными строчками, наличием “лепестков” переключения передач, панелью приборов с серым оформлением, красными стрелками и отметкой на спидометр 300 км (180 миль)/час, наличием датчика температуры масла, навигационной и аудио системой с большим (6,5-дюймовым) монитором (опционально), проигрывателем компакт-дисков (стандартно устанавливался на Североамериканские модели), би-ксеноновыми фарами и стеклоочистителями с датчиками дождя.
Двигатель
На момент выхода автомобиля на рынок, мотор М3 Е46 стал самым производительным «атмосферником» из всех когда-либо выпущенных компанией (за исключением McLaren F1), на литр объёма двигатель производил более 100 лошадиных сил.
Как и в большинстве двигателей, в S54B32 использовались независимые дроссельные заслонки, работа которых обеспечивалась электронными дросселями.
| размеры в мм | M3 Coupe | M3 Cabrio | M3 CSL |
| Объем мотора, см³ | 3246 | 3246 | 3246 |
| Диаметр цилиндра | 87,0 | 87,0 | 87,0 |
| Ход поршня | 91,0 | 91,0 | 91,0 |
| Степень сжатия, :1 | 11,5 | 11,5 | 11,5 |
| Мощность, л.с./об.мин | 343/7900 | 343/7900 | 360/7900 |
| Крутящий момент, Нм/об.мин | 365/4900 | 365/4900 | 370/4900 |
| Разгон с 0 до 100 км/час, секунд | 5,2 | 5,5 | 4,9 |
| Максимальная скорость,км/час (без ограничителя) |
250 (304) | 250 | 250 (∼300) |
Подвеска
В E46 M3 используется та же многорычажная конструкция подвески Макферсон, котороя установлена на стандартной E46, только существенно модифицирована, а именно: установлены толстые 3-миллиметровые алюминиевые упорные пластины и специальные подшипники, более надежный подрамник взятый от кабриолета E46 и более крупный стабилизатор поперечной устойчивости (26 мм спереди и 21,5 мм сзади).
Размеры
| габариты в мм | Coupe | Cabrio | CSL |
| Длина | 4492 | 4492 | 4492 |
| Ширина | 1780 | 1780 | 1780 |
| Высота | 1372 | 1372 | 1365 |
| Передняя колея | 1508 | 1508 | 1518 |
| Задняя колея | 1525 | 1525 | 1525 |
| Колесная база | 2731 | 2731 | 2729 |
| Снаряженная масса, кг | 1570 | 1655 | 1385 |
| Максимальный вес, кг | 2000 | 2000 | 1800 |
Рестайлинг
С 2003 года M3 E46 обзавелась светодиодными адаптивными задними фонарями, панелью управления автоматическим климатом-контролем, обновленными вариантами окраски, и была введена система Assist и интерфейс Bluetooth.
В 2004 году так же произошло обновление в цветовой гамме М3 и пересмотрена подвеска, чтобы уменьшить недостаточную поворачиваемость.
Специальные версии
Североамериканской версия M3 механически отличается от европейской версии тем, что на североамериканской спецификации катализатор расположен несколько ближе к блоку двигателя.
В M3 E46, так же как и в предшественников был доступен модельный ряд специальных модификаций, а именно GTR V8, юбилейная в честь 30-летия BMW M, облегченная версия CSL, Silverstone Edition, ZCP и CS (тот же Competition Package, только для рынка Великобритании). За всю историю выпуска M3 E46 было построено 85 744 автомобилей.
M3 E46 была заменена на модельный ряд E9x. Заменой для купе стала M3 E92, для кабриолета M3 E93.