Štirivaljni dizelski motor, ki poganja različico xDrive20d, zmore največ 135 kilovatov (184 KM) pri 4.000 vrtljajih, kar je 5 kW več kot pri prejšnji generaciji in ima 380 Nm navora. Kljub večji moči je, po zagotovilih izdelovalca, povprečna poraba goriva v testnem ciklusu EU manjša za 14 odstotkov in se je spustila na 5,6 litra za sto kilometrov, na kilometer pa motor izpuha 149 gramov ogljikovega dioksida. Zmogljivejšo različico v trenutni ponudbi xDrive35i pa poganja bencinski šestvaljni vrstni motor z močjo 225 kilovatov (306 KM) pri 5.800 vrtljajih in največjim navorom 400 Nm. Tovarniški podatki navajajo povprečno porabo 8,8 litra na sto kilometrov in izpuh 204 gramov ogljikovega dioksida na kilometer. Za prenos moči pri dizelskem motorju skrbi šeststopenjski ročni menjalnik, pri bencinskem pa osemstopenjski samodejni menjalnik.

Na slovenskem trgu je za različico z dizelskim motorjem treba odšteti 42.700 evrov, za različico z bencinskim pa 58.500 evrov.

Obe različici imata stalni štirikolesni pogon xDrive, ki s pomočjo elektronskega nadzora zagotavlja variabilno porazdelitev navora na prednjo in zadnjo os. Nadzorna enota, povezana z dinamičnim nadzorom stabilnosti DSC, se, če zazna možnost prekrmarjenja ali podkrmarjenja, odzove s hitrim in natančnim prerazporejanjem moči, kar zagotavlja višjo raven varnosti in več vozne dinamike. BMW X3 namreč ne poskuša biti robustni terenec, ampak je predvsem dinamični športnik z zelo dobro lego na cesti in visoko ravnjo vozne varnosti.