第四代M3（2007年—2013年）第四代的M3分别有E90四门版、E92双门版和E93敞篷版三款车型。新一代M3再次抛弃了原有的直列六缸发动机，取而代之的是全新的4.0升V8发动机，最大功率309kW（420Ps）最大扭矩为400Nm。并植入了Double-VANOS双可变气门正时系统，红线区转速更高达8300rpm。上市之初就受到了车迷们的热烈追捧。
这台发动机的基础结构与E60M5、E63M6所使用的S85B50V10完全相同，缸径×冲程同为92×75.2mm，只是S65B40将其缩减为V8的形式。虽然比前两代排气量更大，但在高科技轻量化材质与制造技术的运用下，这台发动机的重量反而比先前的直列六缸发动机轻了15公斤。
宝马称第四代M3只有20%的部件是和3系轿跑车共享。这包括车身外壳，车门，行李箱盖，车窗和前后照明系统。客户可以定制的部件包括铝制引擎盖，碳纤维强化塑料车顶盒铝制悬挂。根据宝马内部测试结果表明，新一代宝马M3的0-100km/h加速时间仅为4.7秒，比上一代快了0.4秒。
