BMW E30 M3基础版采用S14B23的2.3升(2302c.c.)直列四缸引擎，并使用了四喉直喷装置，使得最大马力输出达到200ps，0-100km/h加速6.9秒，极速可达235km/h。
图中配图均为BMW E30 M3 EVO II
1988年与1989年分别推出限量500部M3 Evolutio与M3 Evolution II，动力输出调涨至220匹。
宝马M3 E30采用4缸高转速引擎而非选择6缸引擎的原因在于：当时的工程师希望给E30装上一副超高转速发动机，但大型发动机的曲轴较长，发生震动早于拥有较短曲轴的4缸引擎，而在当时的技术条件下还难以解决。因此，工程师们把M88引擎的汽缸盖去掉了两个燃烧室，并用挡板把缸底的洞盖住，这是一个很取巧的方法，但却极为成功。
也就是说，新型的四缸引擎创意还源于M88——这是一款使BMW M1名声大噪的发动机，服役于同样传奇的E26 M1上。通过简单的改进，工程师就制造出一款转速达到10,000转/分高速4缸引擎。该项指标与普通系列车型使用的4缸引擎相比，转速提升超过60%。从而也奠定了宝马M系日后使用高速发动机的传统。
在变速箱方面，E30搭载了Getrag 265/5五速手排密齿比变速箱，以及可提供25%锁定率的后轴差速器。制动系统也使用加大的规格，并直接沿用当时E28 5系列的卡钳与碟盘。在车室内装方面，也采用与一般3系列完全不同的设计，三幅式跑车方向盘、包裹性极佳的运动型座椅、铝合金饰板等配备。
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