Ulkomuoto oli säilynyt varsin samankaltaisena edeltävän E36:n kanssa. Muotoja oli lähinnä pyöristelty ja etuvalot oli alareunastaan lovettu peltiin. Takavalojen L:n muotoinen tyyli oli myös uusi ja ovenkahvat olivat nyt muidenkin saksalaismerkkien suosimat vetokahvat.
Akseliväliä oli tullut lisää 25 mm ja pituutta 40 mm eli tavoitteena ei ollut auton merkittävä kasvattaminen. Etupyörät olivat edelleen aivan auton keulalla. Sisätiloissa oli saatu pari senttiä lisää polvitilaa takapenkille, mutta melko niukat tilat olivat edelleen. Edessä istuin oli pidettävä alhaalla, jotta pääntila riittäisi keskimittaa pidemmälle.
BMW:n tapaan mallisto uusiutui vähitellen. Aluksi oli tarjolla vain sedan-malliset 318i, 320i, 323i, 328i ja 320d. 318i:n moottori oli kasvanut 1,9-litraiseksi (118 hv). Kuutoskoneissa oli nyt venttiilien ajoitusta muuttava kaksois-Vanos -järjestelmä. 6-sylinteristen mallien automaattivaihteisto oli nyt 5-vaihteinen. Merkittävin moottoriuutuus oli 320d (136 hv), jossa oli suorasuihkutus, muuttuvasiipinen ahdin ja välijäähdytys. Dieselissä oli Suomessa vakiona lisälämmitin.
Uusi mallisto oli tuntuvasti aikaisempaa kalliimpi, mutta myös varustelu oli parantunut. Vakiovarusteena oli mm. 6 turvatyynyä, kauko-ohjattava keskuslukitus, radiokasettisoitin ja raitisilmasuodatin. 6-sylinterisissä oli lisäksi mm. lämmitettävät pesusuuttimet, ulkolämpömittari, ajotietokone, korinväriset ovenkahvat ja keskikyynärnoja takana. Lisävarusteena sai mm. DSC-ajonvakautuksen ja navigaattorin.
Sisustukseen oli totuttuun tapaan paljon vaihtoehtoja. 6-sylinterisissä oli vakiona mustat tai harmaat kiiltolistat ja 328i:ssä mattakromilistat. Myöhemmässä 330i:ssä on kromirinkulat mittareiden ympärillä. Vakiomallinen kojelauta on olemukseltaan varsin yksinkertainen. 328i:ssä oli Check Control ja monitietonäyttö. Automaatti-ilmastointi toi pienen lämpötilanäytön lämmityssäätimien yhteyteen ja navigaattori isomman yksivärinäytön. Vuosimallissa 2000 oli manuaali-ilmastointi vakiona 6-sylinterisissä.
Vuoden 1999 alussa tuli tarjolle 316i, jonka moottori oli myös 1,9-litrainen, mutta tehoa oli vain 105 hv. 316i:ssä muutamat vakiovarusteet oli Suomessa sisällytetty Comfort-pakettiin, joka on käytännössä kaikissa autoissa. Syksyllä 1999 oli vuorossa 330d (184 hv).
Neliveto
Kesällä 2000 tulivat nelivetoiset 330xi ja 330xd ja hieman myöhemmin 325xi. Tasauspyörästön lukot oli korvattu hyödyntämällä ajovakauden valvontaa (DSC). Voimasta 62 % annettiin takapyörille. Samaan aikaan 330i (231 hv) korvasi 328i:n ja 325i (192 hv) 323i:n. Myös 320i:n iskutilavuus kasvoi 2,2 litraan. Sen mallimerkintä säilyi kuitenkin ennallaan. Suosituimmiksi moottorivaihtoehdoiksi mallistossa nousivat 318i ja 320d.
Keväällä 1999 oli vuorossa 2-ovinen Coupé. Hyvin lähellä sedania olleesta ulkonäöstä huolimatta se oli 4,5 cm matalampi, tuulilasi oli voimakkaammin kallistettu ja ovilasit olivat kehyksettömät. Takapenkillä oli kohtuulliset tilat kahdelle aikuiselle. Mallit olivat aluksi 318 Ci, 320 Ci, 323 Ci ja 328 Ci. 316 Ci tuli vielä samana vuotena ja seuraavana vuonna 325 Ci ja 330 Ci.
Kolmas korimalli oli Touring, joka esiteltiin syksyllä 1999. Se oli tarjolla kaikilla moottoreilla 318i:stä alkaen. Jousitusta oli muutettu vastaamaan kuljetuskapasiteettia. Pituutta Touringilla oli vain 1 cm enemmän kuin sedanilla. Takana oli kuitenkin pari senttiä enemmän polvitilaa, kun istuma-asento oli muutettu pystymmäksi.
Takalasi oli 5-sarjan tavoin avattavissa erikseen ja pikkutavarat voitiin lastata sen kautta. Tavaratilan koko oli 435/1345 litraa. Istuinosa osa oli kiinteä, mutta tavaratilan pohjasta sai melko tasaisen. Tämä myös mahdollisti sen, ettei pääntukia tarvinnut irrottaa selkänojaa käännettäessä. Kattokiskot olivat lisävaruste. Ilmanvastuskerroin Touringissa oli 0,31-0,32, kun sedan saavutti lukeman 0,28-0,29. Kantavuus oli farmariksi pienehkö.
Detroitin näyttelyssä vuoden 2000 alussa esiteltiin 3-sarjan Cabrio. Aluksi oli tarjolla vain 323 Ci ja myöhemmin samana vuotena seurasi 330 Ci. Painoa oli 130 kg enemmän kuin Coupessa.
M3
M3 oli ollut konseptina näytillä jo syksyn 1999 Frankfurtin näyttelyssä, mutta tuotantoon päästiin vasta lokakuussa 2000. Alumiinisen konepellin alla oli 3,2-litrainen kuutonen. 343 hevosvoimallaan sen sanottiin olevan maailman tehokkain rivikuutonen. Vaihteita oli kuusi ja taka-akselilla oli automaattinen tasauspyörästön lukko. DSC-ajonvakautus oli vakiona.
Sen lisäksi M3:n vakiovarusteluun sisältyi mm. ilmastointiautomatiikka, sähköllä säätyvät urheiluistuimet ja tummentuva sisäpeili. Ulkoisia eroja halvempiin malleihin olivat mm. maltillinen takaspoileri, ilmanottoaukot etulokasuojissa ja erilainen etupuskuri sumuvaloineen. Leveyttä oli 20 mm enemmän. Keväällä 2001 esiteltiin myös M3 Cabrio.
Compact
Keväällä 2001 eli 3 vuotta sedanin esittelyn jälkeen mallisarja oli valmis, kun Compact uusiutui E46:ksi. Auton pituus oli 21 cm sedania lyhyempi. Akseliväli oli kuitenkin sama. Niinpä takaistuintiloissakaan ei ollut merkittävää eroa. Kulku taakse oli tosin melko hankalaa. 310 litran tavaratila oli pienempi kuin esim. Golfissa. Selkänoja kääntämällä päästiin lukemaan 1100 litraa.
Compactin keulan muotoilu oli erilainen kuin muissa malleissa. Takavaloihin oli puolestaan lainattu Lexus IS:n läpinäkyvä tyyli. Jousitus oli hieman jäykempi kuin sedanissa, mutta kokonaisuutena onnistunut yhdistelmä jämäkkyyttä ja mukavuutta.
Compactin mallivaihtoehdot olivat aluksi 316ti ja 325ti. 316:n moottori oli aivan uusi 1,8-litrainen Valvetronic. Järjestelmässä kaasuläppä oli jätetty pois ja polttoaineen annostelu hoitui pelkästään imuventtiilien avulla. Tehoa moottorissa oli 115 hv ja se oli varsin taloudellinen. Sisätilojen muotoilu oli sama kuin muissa korimalleissa, mutta värivalikoimasta löytyi pirteämpiä vaihtoehtoja niin sisälle kuin ulos.
Facelift
Vuosimalliin 2002 sedanin ja touringin keulassa oli uusi ilme. Helpoimmin facelift-mallin erottaa aaltomaisesta ajovalojen alareunasta. Myös munuaisten muoto, konepelti ja puskuri olivat uusia. Takavaloissa valojen järjestystä oli muutettu. Jousitus oli nyt sama kuin Compactissa eli hieman entistä jämäkämpi. Myös ohjausta parannettiin. 325i ja 330i -malleihin sai sekventiaalivaihteiston eli vaihteita pystyi vaihtamaan napeilla.
320d:n teho nousi 150 hevosvoimaan yhteispaineruiskutuksen (common rail) avulla. 316i sai Compactissa esitellyn Valvetronic-moottorin. Vuoden 2002 lopussa myös 318i sai uuden 2,0-litraisen Valvetronic-moottorin. Kevään 2002 uutuus oli 316i Touring.
Uusi vakiovaruste vuosimallissa 2002 oli manuaali-ilmastointi myös 4-sylinterisissä malleissa. Saksassa vakiovarusteeksi tuli myös ESP eli BMW:n kielellä DSC. Suomessa se tuli vakiovarusteeksi vasta keväällä 2003.
Coupe ja Cabrio säilyttivät alkuperäisen keulansa vuoden 2003 alkuun saakka. Tällöin niiden ajovalot saivat oman, muusta mallistosta eroavan muodon ja uutta muotoilua tuli myös puskuriin ja takavaloihin. Vuosimalliin 2005 etuvilkut muuttuivat näissä malleissa kirkkaiksi.
Uusia mallivaihtoehtoja olivat 320Cd ja 330Cd, joita ei tuotu Suomeen, kuten ei myöskään Compactin diesel-malleja eikä 318d:tä.
Sarjan huippumalli oli yli 100 kilolla kevennetty M3 CSL. Sen teho oli nostettu 360 hevosvoimaan. Vakiona oli mm. 19" pyörät, komposiittijarrulevyt ja sekventiaalivaihteisto. Osa mukavuusvarustelusta, kuten ilmastointi ja radio oli puolestaan karsittu.
BMW:n maine ajettavuuden osalta on hyvä. E46:n ongelmana on kuitenkin suuntavakavuuden puute suomalaisilla uraisilla teillä. Talviolosuhteissa E46 on edeltäjiään parempi mm. vakiona olevan vetoluistoneston ansiosta. Varsinkin Saksassa 3-sarja on suosittu kohde alustasarjojen ja leveiden renkaiden asentamiseen. Tämä ei tee hyvää auton ominaisuuksille. Teknikens Världin testissä todettiin, ettei E46:een kannata laittaa yli 16-tuumaisia pyöriä toisin kuin erääseen kilpailijaan. Kolariturvallisuus oli EuroNCAP:n mukaan parantunut edeltäjän surkeasta 1,5 tähdestä 4 tähteen.
3-sarjassa on tarjolla runsaasti lisävarusteltuja yksilöitä, vaikka varusteet olivatkin kalliita. Myös automaatti-ilmastointi oli ennen faceliftiä varsin kallis lisävaruste. Se ei toimi Suomen talvessa huurteenpoiston osalta täysin odotetulla tavalla. Kevääseen 2003 asti autoissa oli vakiona kasettisoitin ja CD-soittimen lisähinta oli huikea. Vakioradio on sinänsä laadukas.
3-sarjan sedan ei ole kovin käytännöllinen kuljetusväline. Takaistuintilat ovat korkeintaan kohtuulliset kahdelle matkustajalle. Kardaanitunneli vie paljon tilaa. Tavaratilan nostokynnys on korkea ja luukku lyhyt myös pituussuunnassa. Tavaratilan monikäyttömahdollisuus oli lisävaruste, joka ei ole kovin yleinen. Myös Compact-mallin tavaratilan mitoitus on varsin kompakti.
Laadukasta työtä
BMW E46 on jämäkkä ja laadukkaasti tehty auto, jota eivät kitinät vaivaa vanhempanakaan. Katsastustilastoissa se on kuitenkin muista BMW-malleista poiketen sijoittunut selvästi keskitason alapuolelle. Pyöräntuennan ongelmia siinä on ollut saksalaistilastoissa kaikkein eniten, vaikka VAG ja Volvo ovat keränneet enemmän julkisuutta tässä suhteessa. Ongelmia on ollut lähinnä takapään tuennassa. Jarrulevyjen kieroutuminen on myös tunnettu ongelma. 150-hevosvoimaisessa 320d:ssä turbon kestoikä on lyhyt. 330dA-malleissa on ollut ongelmia momentinmuuntimen kanssa.
Ruostesuojaus ei ole erityisen hyvä, sillä ruostevaurioita on esiintynyt takapyörän kaarissa ja takaluukun alareunassa. BMW:n huoltovälit perustuvat huoltotarpeen ilmaisimeen, joka mahdollistaa käytännössä 20 000 - 25 000 km öljynvaihtovälit. BMW:n merkkihuolto on myös kohtuullisen edullista. Vakuutusmaksut ovat korkeahkot.
Suomen rekisteröintitilastossa E46 oli sijan 30 tuntumassa. Selvästi eniten myyty malli oli 316i sedan. Muita yleisiä vaihtoehtoja olivat 320d sedanina ja touringina sekä 316ti Compact. Saksassa 3-sarja on ollut jatkuvasti viiden suosituimman mallin joukossa, joten tarjonta on runsasta. E46 omistajat ovat olleet niin Suomessa kuin muuallakin julkaistuissa tutkimuksissa poikkeuksellisen tyytyväisiä autoihinsa.
Seuraava uudistumiskierros alkoi vuoden 2005 alussa, kun E90-sarjan sedan esiteltiin. Compactin valmistus oli päättynyt jo hieman aikaisemmin. Touring korvattiin syksyllä 2005.
