自从1972年BMW将性能赋予在一个叫做“M”的字母开始，此后的几十年里，“M”就代表着BMW的力量、操控以及最强悍的性能。如果说BMW是驾驶者的梦想，那么BMW M则是梦想中的渴望。
M的历史源于宝马悠久的赛车传统，BMW M真正登场的时间是在1972年年底，1972年，宝马赛车公司推出BMW 3.0 CSL，采用11:1压缩比的3340毫升直列6缸发动机，最大功率达到360马力，这是宝马公司为赛车打造的最后一款双气门发动机。这款双门轿跑车很快统治赛场，并称霸国际房车赛事的冠军长达十年之久。
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第一代：E30 M3/E30 M3 Cabriolet（1986年-1991年）
在BMW M中，M3是开山之作，1986年，里程碑式的E30 M3诞生，而这一代的M3也是E30、E36和E46三代中最具代表性的。虽然E30 M3有着出色的性能，但日常驾驶的舒适性实在不敢恭维。所以，1992年推出的第二代车型E36 M3在乘坐舒适上进行了提升。
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普通的E30 M3先后搭载过四个版本的S14发动机，该发动机排量为2.3升，初期版本的最大功率为200马力（不带三元催化器）或195马力（带三元催化器），与发动机匹配的是5速手动变速箱。
第一代M3在赛场和民用市场都取得了不俗的成绩，1987年Roberto Ravaglia驾驶着E30 M3赛车首次夺冠之后，直至1991年第一代M3停产，E30 M3赛车在世界各类锦标赛或耐力赛中共获得25次冠军。量产车型方面，第一代M3共计生产了17970辆。
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第二代：E36 M3 3.0/E36 M3 3.2（1992年–1999年）
E36 M3搭载的S50 B30发动机是基于M50系列24气门直列六缸发动机打造的。S50 B30发动机经过M公司的升级，排量达到3.0升（2990cc），压缩比10.8：1，采用VANOS技术，最大功率为286马力，与发动机匹配的是ZF的5速手动变速箱。
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1995年E36 M3推出了改款车型，更换了升级版的S50 B32发动机，发动机排量为3.2升（2101cc），压缩比提高到11.3：1，采用Double VANOS技术，最大功率升至321马力，这也是宝马历代自然吸气量产车型首次突破每升100马力的关卡。与发动机匹配的是Getrag的6速手动变速箱。
1997年之后的版本还可选装全新的6速SMG变速箱。第一代SMG有S（手动）、A（自动）两种换挡模式，驾驶者可以在手动和自动之间任意切换。第二代E36 M3总共制造了71242辆，产量是第一代E30 M3的四倍。
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第三代：E46 M3（2000年–2006年）
2000年，E46 M3正式亮相，搭载S54发动机是由上一代改款后的E36 M3搭载的S50 B32 3.2升直列六缸发动机进化而来的，排量由3201cc增至3246cc，压缩比从11.3：1提升至11.5：1，采用Double VANOS技术，最大功率达到343马力，与发动机匹配的是Getrag的6速手动变速箱。
截至2006年停产，包括双门轿跑版、敞篷轿跑版和全部特别版车型在内，第三代E46 M3共计生产了85744辆。
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第四代：E90+E92+E93 M3（2007年-2013年）
2007年3月，BMW M首先展出了E92 M3双门轿跑概念车，其量产版随后在同年9月的法兰克福车展上发布。10月底的东京车展上，BMW M又带来了E90 M3四门轿车。最后，在2008年日内瓦车展上，BMW M正式推出了E93 M3敞篷轿跑车。至此，第四代M3的三款车型已全数到齐。
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动力部分，E90/E92/E93 M3搭载的是内部代号为S65 B40的90度V8自然吸气发动机，该发动机与BMW旗下其他V8发动机并无关联，它完全由BMW M公司设计，但却与E60/E61 M5和E63/ E64 M6上配备的S85 V10发动机关系密切。从本质上讲，S65 B40是在S85基础上减少两个气缸，排量变为4.0升（3999cc），压缩比为12.0：1，采用Double VANOS技术，最大功率为420马力，与发动机匹配的是ZF的6速手动变速箱。
另外从2008年2月起，还可以选装M-DCT 7速双离合变速箱。E90/E92/E93 M3是首款配备7速双离合变速箱的BMW M车型，变速箱采用双离合器结构，搭配11种换挡逻辑选择，提供比之前SMG变速箱更优的换挡速度和动力传输效率。
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第五代：F80 M3（2014年起）
第五代F80 M3是在2014年北美车展上正式发布的，这一代M3只有四门轿车版一种车身形式，而双门轿跑版（F82 M4）和敞篷轿跑版（F83 M4）则被划归至全新的M4车系。同年，全新M3四门轿车在国内正式亮相。
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F80 M3与上一代车型相比，最大的不同是摒弃了大排量自然吸气发动机，采用全新的代号为S55B30的直列6缸双涡轮增压发动机，排量为3.0升（2979cc），相比上一代的V8自然吸气发动机缩减了1020cc，在基础架构上就更利于对油耗和排放的控制。
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凭借双涡轮增压系统，这台S55发动机的最大功率达到了431马力，峰值扭矩550牛·米，比上一代的V8自然吸气发动机分别提升了11马力和150牛·米。这样的表现完全超越了上一代4.0L V8发动机的动力水平，与发动机匹配的7挡双离合变速箱相比前代也有所调整，新车和M5采用相同的变速箱，挡把周围的各个调节按键也与M5相同，百公里加速仅需4.1秒。
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