La quatrième génération de BMW M3 a été annoncée au Salon de Genève 2007 avec le concept BMW M3.

Comme ce fût le cas avec la E46 M3 Concept et la E60 M5 Concept, le concept M3 n'avait presque rien de l'apparence de la version de production, qui a eu sa première mondiale sur le Salon MotorShow de Franckfort en 2007.

Comme pour les M3 de générations précédentes qui avaient introduit un nouveau moteur, la quatrième génération a fait de même: le moteur BMW S65 V8.

Ce moteur produit 420 ch (309 kW) à 8300 tr/min, avec un couple maximum de 400 Nm à 3900 tr/min. Une transmission manuelle à six vitesses est de série. En Avril 2008, BMW propose en option une nouvelle boîte de vitesses à sept rapports Getrag à double embrayage, appelée M-DKG (Doppel-Kupplungs-Getriebe) ou M-DCT (Double Clutch Transmission), qui réduit le temps de changement de rapport à moins de 100 millisecondes, et raccourcit le temps de la voiture sur le 0-100 km/h de 0,2 seconde par rapport à la boîte manuelle.

Le coupé M3 E92 a hérité d'un toit en fibres de carbone semblable à celui utilisé sur la E46 CSL. Pour 2011, la M3 E92 a reçu une actualisation du modèle communément appelée LCI (Life Cycle Impulse) par BMW. Ces modifications comprenaient des changements mineurs des pièces de garniture intérieure ainsi que des feux arrières LED.

Des tests récents par le magazine Car and Driver ont montré que la M3 2011 équipée d'une transmission M-DCT parcourait le 0-60 mph en 3,9 secondes et a enregistré un 12.4 secondes sur le 1/4 mile. Ce qui est presque une demi-seconde plus rapide que les modèles M3 2008-2010 avec le même moteur et transmission.