ב.מ.וו X37 שנים אחרי השקת המקור, מציגה ב.מ.וו את הדור השני של ה-X3. הכותרות העיקירות מבחינת ב.מ.וו: שני מנועים חדשים (אחד דיזל ואחד בנזין, היחידים בהיצע בינתיים), תיבת 8 הילוכים אוטומטית, מערכת דימום-התנעה Auto Start Stop, אפשרות למיתלים אקטיביים לראשונה בדגם X כלשהו, ועוד מערכות עזר תקניות ואופציונליות. העיצוב, תודה לאל, עבר שיפור ניכר וה-X3 החדש הרבה יותר נעים לעין מקודמו הקופסתי. הממדים גדלו בשיעור צנוע: בסיס הגלגלים הוא 2.81 מ', האורך הכללי 4.65 מ' – גידול של 1.5 ו-8 ס"מ בהתאמה. יש גם תוספת של 3 ס"מ ברוחב בעוד הגובה נותר ללא שינוי. נפח המטען צמח מעט, 550 ל' ללא קיפול מושבים (480 בדגם הוקדם) ו-1600 ל' עם מושבים מקופלים (1560 ל' קודם לכן).
מנוע הדיזל המדובר הוא בנפח 2.0 ל' עם 184 כ"ס ותיבה ידנית או אוטומטית 8 היל' המוזכרת לעיל, ואילו הבנזין – ה-3.0 ל' טורבו המוכר והמוצלח עם 306 כ"ס, שמקבל את התיבה האוטומטית הנ"ל כסטנדרד. שניהם מציגים שילוב מצויין של ביצועים, חסכון ופליטת CO2 מצומצמת; מנוע הדיזל מאיץ את ה-X3 ל-100 קמ"ש ב-8.5 שניות, ואלו מנוע הבנזין עושה זאת ב-5.6 שניות. המיתלים תוכננו מחדש, והם כוללים אפשרות לבולמים אקטיביים, Dynamic Damper Control, שמשנים את תכונותיהם בהתאם לפני השטח ומהירות הנסיעה. כאופציה נוספת אפשר לבחור ב-Dynamic Control, מערכת המאפשרת לנהג לבחור בין שלושה מצבים – "נורמל", "ספורט" ו"ספורט+". כל אחד מהמצבים משנה לא רק את המיתלים אלא גם את תגובת המנוע למצערת, תגבור ההגה, סף ההתערבות של בקרת היציבות ואופי תפקודה של התיבה האוטומטית.
ההיגוי הוא עכשיו חשמלי עם תגבור תלוי מהירות; כאופציה ניתן לקבל היגוי "ספורט", עם יחס מסירה משתנה בין ההגה לגלגלים הקדמיים. יש כמובן עוד שלל אופציות אבזור ופינוק, כולל בין היתר תצוגה עילית (Head-up Display), פנסים אדפטיביים עוקבי-הגה, בקרת שיוט חכמה, ומצלמת חניה הכוללת תצוגת "מבט מלמעלה".
ה-X3 החדש כבר לא ייוצר במפעלי מגנה באוסטריה כמו הדגם הנוכחי. הייצור הועבר למפעל ב.מ.וו בדרום-קרוליינה בארה"ב, שם כבר מיוצרים ה-X5 וה-X6.