宝马首款运动型SUV X5上市后，在市场上获得了广泛的积极反响。为了进一步扩大这一级别的动力，宝马在2003年正式推出了底盘代号为E83的第一代X3，这也成为了X家族的第二部代表作。希望尺寸更小，同样属于运动型SUV级别的产品延续势头，同时X家族的触角向下延伸。
第一代X3的外观与X5有所不同，给人一种沉稳有力的感觉。相反，它是以敏捷和动态的方式呈现的。除了宝马经典的水箱护板和双圆大灯，起伏的引擎盖折线和独特的前保险杠造型让X3有了更为著名的自我风格。不过从车的侧面可以明显看到一些X5的影子。为了与车头部分相呼应，第一代X3尾门还采用了多通道钣金折叠线，营造出层层叠叠的视觉感觉，尾灯通过搭配尾门钣金进行造型。
在内饰设计部分，X3传达的是一种简单朴素的理念，所以舱内不会有太多的装饰和设计，一切都强调实用功能。所以在这样的理念下，中控台的控制开关排列有序，同时，空出风口、手套箱或者仪表盘也沿用了宝马的传统设计，打造出简洁实用的驾驶和操控界面。
2006年，宝马宣布了一个新的新年风格的X3汽车系列，该系列在动力性能和车辆安全性方面有了显著的提高。内饰和外饰部分也展现了更加时尚的外观。前部除了加大了肾形水箱盖的面积，还对前保险杠总成进行了装饰，圆形雾灯融入了车身。车尾部分采用了让整车看起来更低更延伸的后保险杠造型，尾灯组引入了LED。在车内，小改款后的X3在保持基本配置的同时换上了全新的三幅方向盘，而中控台材质的质感表现也有所增强。
在动力系统部分，第一代X3还提供了多种汽油和柴油发动机。汽油部分包括X3 xDrive20i、X3 xDrive25i、X3 2.5i、X3 xDrive30i，其中汽油入门车型X3 xDrive20i搭载2.0升直列四缸发动机，可提供150最大马力。汽油动力旗舰X3 xDrive30i由直列6缸发动机驱动，最大输出功率可达272马力。柴油动力方面，X3 xDrive18d、X3 xDrive20d、X3 xDrive30d、X3 xDrive35d都有。性能最好的X3 xDrive35d搭载3.0升直列6缸双涡轮增压柴油发动机，可输出286匹最大马力，最大扭矩达到580N.m，是一款动力强劲的柴油车型。第一代X3上市7年左右，全球销量已达61.4万辆左右，得到了国外专业机构和媒体的认可。
2010年7月，宝马率先发布了第二代X3系列的详细信息。同年9月，在最后一辆第一代X3的生产下线后，宣布X3系列正式改款，位于美国南卡罗来纳州斯帕坦堡的工厂将开始接手全新第二代X3的生产。
底盘F25第二代X3的外观设计部分可以说是彻底洗去了上一代车型延续X5的概念。经过重大的重新设计项目，X3已经从第一代车型的粗糙风格转变为优雅流畅的现代大都市氛围。在汽车的前部，原始X3前部造型的元素被大致保留了下来。不过钣金部分的折叠线并没有像之前方正那样保守，而是采用了圆滑流畅的方式处理，大灯造型更加圆滑锐利，使得前部可以使用X3。
车的侧面和尾部线条不像以前那么方方正正，呆板。设计师将钣金折叠线、腰线和车顶向车尾聚拢，加上有点斜背味道的尾门设计，X3更具动感气息。虽然X3在设计上开始向大都会风格靠拢，但是仔细观察可以发现，外轮拱和车身下的耐磨材料还是有一丝越野的味道。
至于X3的车室设计，虽然大致延续了上一代车型的基本配置，但更倾向于通过不同的装饰板和皮革的组合来提高车室的豪华感，并通过不同的细节来使车内氛围更加豪华。另外方向盘、仪表盘、换挡杆等所有的设计。采用最新的风格，更重要的是，X3将在大变革后控制iDrive。空，二代X3的长度和高度分别为4,569mm和1,853mm，比上一代略大。凭借4/2/4分离式后排座椅，它可以为X3/创造550升至1，600升的储物空间
第二代X3在外观设计和内饰上有了显著的改进，在传动系统上也是如此，并一起引入了TwinPower Turbo技术和8速Steptronic手动变速箱。汽油车型方面，从发布之初到2011年9月动力更新，旗舰X3 xDrive35i搭载3.0升直列六缸涡轮增压发动机，搭载TwinPower涡轮增压技术、高精度缸内直喷和Valvetronic技术，可带来306最大马力，而X3 xDrive28i搭载铝镁合金材质的3.0升直列六缸发动机，辅以Valvetronic气门升程可变系统，可提供258最大马力
柴油车型方面，入门级的X3 xDrive20d搭载2.0升直4柴油发动机。在使用铝制曲轴箱、涡轮增压和共轨直喷技术后，它提供了184马力的最大马力和380N.m的最大扭矩，2011年3月增加的X3 xDrive30d配备了3.0升TwinPower涡轮直列6缸柴油发动机。拥有可变涡轮增压技术和燃油共轨直喷技术，可为其带来258最大马力和560N.m最大扭矩。
此外，2011年9月补充了柴油的旗舰X3 xDrive35d和汽油的入门X3 xDrive20i，使得车系更加完整。首先，X3 xDrive35d由直列6缸TwinPower涡轮增压发动机驱动，除了可变涡轮技术外，还配备了双涡轮增压系统和燃油共轨直喷系统。最大马力313匹，扭矩630N.m，成为X3车系中最强劲的车型。
至于定位于入门级的X3 xDrive20i，搭载2.0升TwinPower Turbo直列4缸涡轮增压发动机，于2011年初发布，代号N20。这款发动机也用于X1、3系、5系和Z4。在双涡管双涡流增压、HPI高精度燃油直喷和VALVETRONIC气门升程可变系统的包围下，实现了节油和性能的双重提升，提供了184马力的最大马力和270N.m的最大扭矩
随后在2012年2月，宝马更新了X3 xDrive28i，该车最初使用3.0升TwinPower Turbo直列6缸涡轮增压发动机。在减少排气量的节能趋势下，宝马也对其代号为N20的2.0升TwinPower Turbo直列4缸涡轮增压发动机进行了改装，但动力输出提高到了245马力和350N.m最大扭矩。与之前的车型相比，马力略有下降，但扭矩有所提高。重要的是，它还减少了17%的二氧化碳排放量。
全新第三代宝马X3于6月26日在美国正式发布。新车沿袭了上一代豪华粗犷的路线，内饰质感和科技感有所提升。M40i性能型首次推出。搭载3.0升直六涡轮发动机，360马力，4.8秒即可加速破百。
新宝马X3计划推出XLine、Luxury Line和M Sport。其中xLine的户外气息很浓，尤其是保险杠左右两侧镶嵌的宽版冰川银锻铝饰，给X3一种强烈的越野形象。首次出现在X3汽车系列上的豪华系列，通过大量的镀铬装饰和特殊风格的轮辋，呈现出豪华优雅的气质。至于强调运动风格的M Sport，则配备了M 空 force套件和蓝色卡钳，打造霸气表现。
令人高兴的是，新一代X3将追随新一代7系和5系的脚步。推出后，带有小液晶屏的智能钥匙将被打开供选择，驾驶员可以通过钥匙上的屏幕了解油箱当前油量、保养时间表以及车窗/天窗是否关闭。
底盘的一部分延续了前麦弗逊和后五连杆的结构，并且由于轻质材料，以及后驱定向的xDrive四驱系统，它赋予了新X3更灵活的操控性能。原厂还提供加强阻尼的M运动悬架，可选择阻尼可调的电子悬架。另一方面，新X3的底盘离地高度为204mm，加上25.7°的进入角、22.6°的离去角、19.4°的最大爬坡度、500mm的最大涉水深度，使得新X3具备了一定的越野能力。
