第三代宝马M3 朝着高性能跑车方向迈进
2000年，宝马推出了编号为E46 M3的第三代M3。这是一款最能够展现宝马精髓的车型。首先是紧凑的车身早就了灵活敦实的车体，而低调内敛却暗藏锋芒的外观设计更是被宝马迷奉为经典。整体流线化得设计，一概以往普通房车的基本格局，朝着跑车风格前进。前后保杆造型全新设计,外扩的前叶子板更加入了有如鲨鱼鳃般的通风口设计，特殊的叶子板造型至今依然被很多车型模仿使用。
在动力系统方面，E46 M3在E36 M3末期车款所使用的S50B30引擎的基础上进行改进。同样采用经典的3.2升直列六缸自然进气设计，但是透过内部机件的强化，以及全新的电子程序，最大输出功率和最大扭矩输出分别达到了256kW和365Nm，百公里加速仅需4.7s，极速可达303km/h，这也是当时宝马功率系数最高的3.2L直列六缸自然吸气引擎。E46 M3提供两种变速器，一种是全新设计的六速手排变速箱之，另一种则是更为先进的第二代SMG变速箱。
经典直列6缸自然吸气发动机S54
车型方面，E46 M3仅推出双门与敞篷车型，这和E30是一致的，也看出宝马M系车型非常讲究历史的传承。E36 M3时期颇受好评的四门车型自始至终都未出现。而在六年的产品周期中，也曾推出了M3 GTR与M3 CSL两款特别式样车型。
2001年2月所推出的M3 GTR，首次采用4.0升 V8引擎，竞技版车型可输出450hp最大马力，而道路版车型也具有385hp的高输出表现。尽管这款M3的目标是瞄准Porsche996 GT3，是一款为赛事而生的车型。但从中也为下一代的车型作出了预言，毕竟直列6缸自然吸气发动机的功率有限，要么采用涡轮增压要么增大排气量，宝马M选择了后者。
以宝马E46 M3为基础的E46 M3 GTR
BMW于2004年推出了轻量化版本的M3 CSL车款，仅生产1400辆的M3 CSL。CSL车型提倡的轻量化概念一直推动着宝马工程部门挖掘各种可能性，在这款CSL上，车身采用了一级方程式赛车的科技，并取消了车室隔音以及音响、空调等设备(音响、空调采免费选配)，在车顶与车体的基本结构方面，则使用了大量的轻量化碳纤维材质，就连后挡风玻璃都换装了轻量化的强化塑料，因此使车重比起标准M3车行要大幅减轻了110kg，达到1385kg的轻量化程度，而在前后轴的配重方面，几乎也呈现50：50的完美比例。
至于最重要的动力系统，则是在原本3.2升直列六缸引擎的基础下，最大马力与扭力分别提升了17hp与0.51kgm。至于变速系统的配置，并未提供标准M3的Getrag六速手排变速箱，而是配备了像是F1赛车换文件模式的第二代SMG变速箱。
E46 M3 CSL和鼻祖BMW 3.0 CSL
对于E46 M3 ，其外观的设计远远不及在2007年发布的E90 M3凌厉，但正是由于这种特征，不少车迷依然怀念其内敛的霸气。当然还有那款已经退役的经典直列6缸自然吸气发动机S54了。这款直六自然吸气发动机以发力连续顺畅为宝马赢得了无数的掌声和尊重，也一度令宝马迷坚信，只有自然吸气，只有直列6缸，才是真正的宝马M。
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