La 330Ci, c'est bien plus qu'une voiture existante sur laquelle on a greffé un nouveau moteur. Il s'agit plutôt du perfectionnement évolutionnaire du concept d'ensemble caractérisant le top modèle remplacé, à savoir la 328Ci. L'adaptation de la nouvelle six cylindres en ligne de 3,0 litres a néanmoins été l'étape la plus importante. Dans sa catégorie, le coupé série 3 se hisse ainsi à un niveau de puissance qui, il y a quelques années encore, était réservé à des automobiles haute performance proches de la série de la même trempe qu'une BMW M3.
Le système de freinage tient compte des performances routières accrues grâce à des disques dont le diamètre a été porté de 300 à 326 mm à l'avant et de 294 à 320 mm à l'arrière. Pour créer la place nécessaire à ce système de freinage plus encombrant, la 330Ci évolue sur des roues de 17 pouces. Le degré d'assistance de la direction, quant à lui, a été retravaillé pour toute la plage des vitesses, y compris la vitesse des manoeuvres de stationnement, l'objectif ayant été de réduire les efforts à fournir au volant. Équipée de la boîte automatique à 5 rapports et Steptronic, la 330Ci atteint sa vitesse maximale de 206 km/h en cinquième et non plus en quatrième comme sa devancière.
