Першае пакаленне (E83; 2003–2010)
Прэм'ера аўтамабіля адбылася ў верасні 2003 гады на Франкфурцкім аўтасалоне. У якасці папярэдніка X3 у 2003 году BMW прадставіла канцэптуальны аўтамабіль xActivity на аўтасалоне ў Дэтройце з платформай 3-й серыі. Усе мадэлі X3 абсталяваныя сістэмай поўнага прывада з крутоўным момантам, размеркаваным па змаўчанні 40:60 паміж перадпакоем і задняй мастамі і магчымасцю кірунку ўсяго крутоўнага моманту на любую вось.
BMW абнавіла мадэль у 2005 годзе і мадэрнізавала мадэль у 2007 годзе, змяніўшы кузаў, рухавікі, падвеску і ўнутранае аздабленне. За сямігадовы перыяд было прададзена каля 600 тысяч аўтамабіляў.
Бензінавых рухавікоў было пяць мадыфікацый абёмам 2,0, 2,5 і 3,0 літра магутнасцю 148, 181, 215, 228 і 268 к.с. Дызельных шэсць мадыфікацый абёмам 1,8, 2,0 і 3,0 літра магутнасцю ад 148 да 282 к.с. Трансмісій два варыянты - 6-х хуткасны аўтамат або механічная скрынка.
Другое пакаленне (F25; 2010–2017)
Аўтамабіль быў прадстаўлены на Парыжскім аўтасалоне ў 2010 годзе. Для другога пакалення вытворчасць перамясцілася з Аўстрыі на амерыканскі завод BMW у Грыра, Паўднёвая Караліна, дзе 1 верасня 2010 года выпусцілі першы аўтамабіль. Усе мадэлі выкарыстоўваюць поўны прывад, званы xDrive. У 2012 годзе ў некаторых краінах была дададзена мадэль з заднім прывадам, званая sDrive. На 12 мм павялічылі кліранс і на 15 мм колавую базу. За ўвесь перыяд было пабудавана больш за 900 тыс. аўтамабіляў.
Выкарыстоўвалі чатыры бензінавых рухавіка два 4-х цыліндравых аб'ёмам 2,0 літра магутнасцю 135 і 180 к.с., і два 6-ці цыліндравыя раднікі абёмам 3,0 літра магутнасцю 179 і 225 к.с. Дызельных матораў таксама чатыры два 4-х цыліндравых аб'ёмам 2,0 літра магутнасцю 105 і 135 к.с., і два 6-ці цыліндравых радніка аб'ёмам 3,0 літра магутнасцю 190 і 230 к.с. У 2014 годзе лінейку рухавікоў абнавілі, аб'ёмы засталіся тыя ж, павялічылі магутнасць за кошт турбанаддувам. Стандартам выкідаў для ўсіх рухавікоў з'яўляецца Еўра 5. Трансмісіі дзве шасціступеньчатая механічная ці васьміступеністая аўтаматычная каробка перадач ZF 8HP.
У 2014 годзе F25 правялі рэстайлінг. Змены складаюцца з новыя мадыфікаваныя падвойныя кругавыя фары, перапрацаваную рашотку радыятара, новыя перадпакоі і заднія бамперы, вонкавыя люстэркі са ўбудаванымі паказальнікамі павароту, цэнтральная кансоль з апцыянальнай аўтаматычнай сістэмай клімат-кантролю, новыя вонкавыя колеры і іншыя дробязі. Аўтамабіль быў прадстаўлены на 84-м Жэнеўскім міжнародным аўтасалоне ў 2014 годзе, а затым на 114-м Міжнародным аўтасалоне ў Нью-Йорку ў 2014 годзе.
Трэцяе пакаленне (G01; 2018–наст. час)
Наступнае пакаленне будзе мець новы дызайн, створаны аўстралійскім дызайнерам Кальвінам Лукам. Новая версія пад кодавай назвай G01 была прадстаўлена ў чэрвені 2017 года. Рухавік размешчаны спераду з поўным прывадам, але таксама ёсць чыста заднепрывадных мадэль. Аўтамабіль таксама будзе даступны з гібрыднай сілавой усталёўкай.
Трэцяе пакаленне X3 таксама атрымае новыя тэхналогіі BMW 5 Series (G30), такія як кантроль жэстаў, знешняе і ўнутранае святлодыёдным асвятленне, а таксама найноўшую сістэму iDrive з шырокім сэнсарным экранам для навігацыйных сістэм.
Бензінавых рухавікоў тры аб'ёмам 2,0, 3,0 (l4) і 4,0 (l6) літра магутнасцю 181, 249 і 355 к.с. Дызельных два аб'ёмам 2,0 (l4) і 3,0 (l6) літра магутнасцю 187 і 261 к.с. Трансмісія 8-мі ступеністая аўтаматычная ZF 8HP.