BMW E46 w najmocniejszej wersji M3 był produkowany w wersji coupe oraz cabrio. Wyposażony był sześciocylindrowy silnik o oznaczeniu S54 o pojemności 3246 cm3. Silnik osiągał moc 343 KM. Pojazd był oferowany z 6-cio biegową automatyczną skrzynią biegów i przekładnią SMG. Z 6-biegową manualną skrzynią biegów przyśpieszał od 0 do 100 km/h w 5,1 sekundy. W wersji ze skrzynią SMG trwało to 0,1 sekundy dłużej.
W 2002 roku pojawiło się jeszcze mocniejsze M3 oznaczone symbolem M3 CSL SMG. Samochód posiadał silnik o mocy aż 360 KM. Standardem była skrzynia SMG. Przyśpieszenie od 0 do 100 km/h zajmowało mu 4,8 sek.
Wszystkie M3 E46 posiadały elektroniczne ograniczenie prędkości maksymalnej do 250 km/h.