V květnu 1998 přišla na trh čtvrtá generace BMW řady 3, která přinesla další nárůst výkonu, komfortu a bezpečnosti. Nový model je o čtyři centimetry delší a širší než jeho předchůdce, přičemž odpovídajícím způsobem vzrostl i prostor v interiéru. Na konci roku 1999 se BMW řady 3 dostává na třetí místo v registracích, což dosud žádné auto v této třídě nedokázalo.
První dieselový motor s přímým vstřikováním značky debutuje v modelech 320d, zatímco 318i je poprvé vybaveno dvěma vyvažovacími hřídeli. Technicky nejvýraznější novinkou u šestiválcových benzinových motorů je zavedení dvojitého VANOSu. Spolu s vačkovými hřídeli pro sací a výfukové ventily tato plně automatická a plynule proměnná technologie zajišťuje motoru „silnější“ průběh točivého momentu a zároveň snižuje emise. Výkonný diesel 330d poprvé využívá vstřikování Common Rail. V roce 2001 BMW představuje systém řízení zátěže bez škrticí klapky Valvetronic. Tato technologie umožňuje variabilní zdvih sacích ventilů, čímž zvyšuje výkon motoru a zároveň snižuje spotřebu paliva a emise. Krátce poté začíná sériová výroba Valvetronicu.
Kromě toho BMW uvádí nový systém pohonu všech kol pro sedan a touring. BMW xDrive funguje bez klasických uzávěrek diferenciálů, jejich funkci přebírá automatický, selektivní brzdový zásah na jednotlivých kolech. Další novinkou je plně flexibilní rozdělení výkonu mezi přední a zadní nápravu. Mezi průkopníky čtvrté generace patří také BMW 3-Series Coupé a 3-Series Convertible, které jsou nyní k dispozici i s dieselovým motorem a šikovně kombinují radost z jízdy, styl a praktičnost.
