寶馬 X3 配備 2.0T 渦輪增壓發動機，有 25i、28i、30i 三款動力車型。

25i 車型最大功率 135kw，最大扭矩 290 牛米；28i 車型最大功率 165kw，最大扭矩 310 牛米；30i 車型最大功率 185kw，最大扭矩 350 牛米。

發動機采用了寶馬獨有的 Twin-Power 渦旋單渦輪增壓器、高精度直噴系統、Double-VANOS 雙凸輪軸可變氣門正時系統和 VALVETRONIC 全可變氣門調節系統，還融合了雙渦管增壓機、鍍層汽缸內壁、優化噴油器、雙平衡軸等技術，能大幅降低渦輪遲滯，使發動機運行更平穩，達到國六排放標準。

在實際駕駛中，寶馬 X3 的發動機表現出色。時速上升到 100km/h 仍能源源不斷提供動力，前中區域加速能力強勁，在發動機功率測試中，實測凈功率超過銘牌凈功率，輪上功率傳遞效率較高。破百時間僅為 6.37 秒。

而且在越野測試中，寶馬 X3 輕松通過雙前輪、雙后輪、交叉軸等項目，在越野場地的 36°坡、42°坡、側傾坡、蝴蝶谷、連續饅頭包等項目也有不錯表現。