Общая выходная мощность системы составляет 300 л.с., крутящий момент — 450 Нм , а разгон от 0 до 100 км/ч занимает 6,2 секунды. BMW заявляет о запасе хода на электротяге в 91 км по испытательному циклу ADR 81/02, что на 50% лучше, чем у модели предыдущего поколения.

Расход топлива в смешанном цикле составляет 1,6 л/100 км по сравнению с 3,2 л/100 км, при этом выбросы CO2 составляют 38 г/км. По словам BMW, автомобиль может двигаться исключительно на электричестве со скоростью до 140 км/ч.

Аккумулятор можно заряжать мощностью до 11 кВт, поддерживается зарядка как от однофазного, так и от трехфазного переменного тока. Его можно полностью зарядить за два часа 15 минут, что на полтора часа быстрее предыдущей модели.

Компания BMW заявляет , что в новом поколении X3 она внесла ряд усовершенствований в силовую установку PHEV. В гибридном режиме двигатель внутреннего сгорания запускается при выезде на автомагистраль, чтобы водитель мог разогнаться на полную.