宝马3系搭载的发动机有6缸。
第六代宝马3系推出的车型分别为318、320、330、340，其中，318搭载的是一台1.5T直列三缸发动机，320车型搭载的是2.0T四缸发动机，这台发动机是低功率四缸发动机，330车型搭载的是一台2.0T直列四缸高功率发动机，340车型搭载的是一台3.0T之列六缸发动机。
直列六缸发动机，简称直六，指的是发动机有六个气缸，且一字排开的发动机结构，在设计上相对来说比较平衡，但是发动机的体积较大，在众多汽车生产厂家中，宝马是小数仍然生产直列六缸发动机的车厂。
直列六缸发动机对于缸盖的设计变动较大，最直观的一大改进便是将排气歧管集成在了缸盖内部，这就使得发动机内部的排气管路进一步缩短，发动机在工作的过程中，有助提高涡轮增压器起压速度，在一定程度上也减小了涡轮的迟滞性，使涡轮的响应更快。
值得一提的是，由于缸盖集成了排气歧管，所以在水冷循环系统方面也进行了重新设计。