● 第三代：E46 M3（2000年–2006年）
1999年法兰克福车展，BMW M推出了E46 M3概念车，而其量产版则是在2000年日内瓦车展上首次发布。与前代车型一样，第三代E46 M3也是与普通E46 3系出自同一条组装线，由BMW德国雷根斯堡工厂生产，但与前代E36 M3拥有双门轿跑、敞篷轿跑和四门轿车三种车身形式不同，第三代E46 M3仅有双门轿跑和敞篷轿跑两种车身形式。
外观部分，虽然E46 M3看起来不如E30 M3设计得那么激进，但其与普通E46 3系的双门轿跑车和敞篷轿跑车相比，还是有着显著区别的。首先，前后翼子板都加宽了将近1英寸，其次，前翼子板上结合了独特的侧格栅鲨鱼腮设计，很容易使人联想到20世纪60年代后期到70年代早期生产的BMW E9双门轿跑车，此处还集成了M3的侧转向灯。此外，双肾格栅设计得更宽，铝制发动机舱盖中间向上隆起，彰显其不凡的动力。其他改进还包括更动感的前后包围，双边共四出排气管，带空气动力学设计的外后视镜等。
内饰部分，E46 M3的内饰布局与普通E46 3系双门轿跑版和敞篷轿跑版保持一致，但采用了多项M车型特有的配置，包括灰色背景红色指针的M仪表盘，其时速表表底显示高达300km/h，转速表带LED换挡提示灯；三辐式真皮方向盘带M三色徽标；车门迎宾踏板带M3标识等。此外，E46 M3双门轿跑版还配备了M设计的带侧向支撑电动调节的前排运动座椅等。
动力部分，E46 M3搭载的S54发动机是由上一代改款后的E36 M3搭载的S50 B32 3.2升直列六缸发动机进化而来的，排量由3201cc增至3246cc，压缩比从11.3：1提升至11.5：1，采用Double VANOS技术，最大功率达到343马力。美版E46 M3车型于2001年推出，同样搭载S54发动机，但最大功率为333马力。
与发动机匹配的是Getrag的6速手动变速箱，2001年9月之后的版本还可选装第二代的6速SMG变速箱。这套新系统在操作界面上最大的转变是增加了一套程式控制系统，可以让驾驶者在任何时候、任何工况下调整预先设定的11种换挡模式，其中包括6种A自动模式，5种S手动模式。而在这11种模式下，电脑都具备自己学习和纠错功能。
底盘部分，E46 M3采用了与E46 3系相同的悬架形式，麦弗逊式独立前悬架+多连杆式独立后悬架，但相关组件都由M公司进行了强化。制动系统配备的是前12.8英寸+后12.9英寸通风刹车盘，轮胎尺寸为前225/45 R18+后255/40 R18，另外还可选装尺寸为225/40 R19+255/35 R19的轮胎。
特别版方面，BMW M共推出了两款高度赛车化的E46 M3 Coupe车型：M3 CSL和M3 GTR，其中只有M3 CSL是可以合法向公众发售的。CSL是Coupe Sport Lightweight的缩写，该车基于E46 M3 Coupe打造，车身使用了众多轻量化组件，相比普通版减重约10%。并且在外观、动力传动系统和底盘部分进行了强化，配备米其林Pilot Sport轮胎，前轮尺寸235/35 R19+后轮265/30 R19，发动机最大功率提升至360马力，匹配第二代SMG变速箱。E46 M3 CSL共制造了1383辆，欧版车型，其中822辆为左舵版（不包括19辆试装车），532辆为右舵版（不包括10辆试装车）。
M3 GTR则是为了获得ALMS美国勒芒系列赛参赛资格而打造的民用版车型，该车基于E46 M3 Coupe打造，换装了4.0升V8发动机，最大功率为380马力，从0-62英里/时的加速时间仅需4.7秒。M3 GTR的生产数量非常有限，总共仅制造了5辆，价格为25万欧元，但后来由于比赛规则的改变，其对应的赛车未能获得参赛资格，这些M3 GTR也没有出售，而是被送回到BMW的德国慕尼黑总部。
此外，E46 M3 Coupe还有两个纪念版车型“BMW M 30周年纪念版”和“银石赛道纪念版”。两个版本的个性化全部体现在外观及内饰的变化上，机械组件则没有改变。BMW M 30周年纪念版是在2002年为庆祝BMW M公司成立30周年而在德国推出的限量版车型，共有三种配色方案，每种限量10台。“银石赛道纪念版”则是在2004年专为英国市场推出的车型，限量生产50台。
截至2006年停产，包括双门轿跑版、敞篷轿跑版和全部特别版车型在内，第三代E46 M3共计生产了85744辆，是前四代M3中产销量最大的一代。除了不俗的销售成绩，E46 M3在赛场上的表现也值得称道，在21世纪初的美国勒芒系列赛和纽伯格林24小时耐力赛中，E46 M3 GTR力压群雄获得了骄人的成绩。
