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Gegenüber dem M3 mit Competition Paket wurde die Leistung des 3,0 Liter großen Hochleistungstriebwerkes um zehn auf 460 PS angehoben. Dank modernster M TwinPower Turbo Technologie beschleunigt der M3 CS in nur 3,9 Sekunden von null auf 100 km/h. Die Höchstgeschwindigkeit des serienmäßig mit dem M Drivers Package ausgerüsteten M3 CS wird bei 280 km/h elektronisch begrenzt. Der von zwei Mono-Scroll-Abgasturboladern unter Druck gesetzte Reihensechszylinder ist mit Ladeluftkühlung, der Benzin-Direkteinspritzung High Precision Injection, der variablen Ventilsteuerung VALVETRONIC und der stufenlosen Nockenwellenverstellung Doppel-VANOS konsequent auf hohe Spitzenleistung, aber auch fülliges Drehmoment schon ab niedrigen Drehzahlen und hohe Effizienz ausgelegt (Verbrauch kombiniert: 8,3 l/100 km*; CO2-Emissionen kombiniert: 194 g/km*). Per Druck auf den neuen, roten Start-Stopp-Knopf wird der Motor des neuen BMW M3 CS in Gang gesetzt. Er begeistert durch seinen charakteristischen Sound, für den eine speziell abgestimmte Sportabgasanlage mit vier Endrohren sorgt.

Serienmäßig ist der neue BMW M3 CS mit dem 7-GangM Doppelkupplungsgetriebe (M DKG) mit Drivelogic ausgestattet. Das hochmoderne, mit einem separaten Ölkühler versehene Getriebe erlaubt sowohl automatisierte Gangwechsel als auch manuelle Eingriffe über Schaltpaddel am Lenkrad. Es wechselt die Gänge in Sekundenbruchteilen ohne Zugkraftunterbrechung, sorgt aber auch durch den lang übersetzten siebten Gang für ein niedriges Drehzahlniveau und einen geringen Verbrauch bei längeren Autobahnetappen.

Das Fahrwerk des neuen BMW M3 CS entspricht weitgehend dem des M3 mit Competition Paket. Die Träger und Gelenke sowohl der Vorder- als auch der Hinterachse bestehen aus geschmiedetem Aluminium und sind daher besonders leicht. Das hält die ungefederten Massen gering und kommt der Fahrdynamik zugute. Der M3 CS ist serienmäßig mit dem Adaptiven M Fahrwerk ausgestattet. Die Fahrwerksgeometrie wurde auf eine optimierte Performance sowohl auf der Straße als auch auf der Rennstrecke ausgelegt. Für bestmöglichen Grip unter allen Fahrzuständen sorgen die Dynamische Stabilitäts Control (DSC), die über einen M Dynamic Mode verfügt, und das Aktive M Differenzial. Die Regelsysteme für das Adaptive M Fahrwerk, DSC und das Aktive M Differenzial wurden hinsichtlich der fahrdynamischen Anforderungen im BMW M3 CS ebenso modifiziert wie auch die Abstimmung der elektromechanisch arbeitenden Lenkung. Der Fahrer hat dabei jederzeit die Möglichkeit, die Wirkungsweise der Lenkung und des Fahrwerks individuell an seine persönlichen Vorlieben beziehungsweise die Anforderungen der jeweiligen Fahrtstrecke anzupassen. Für den Einsatz auf der Rennstrecke bestens geeignet sind die Leichtmetallräder in den Dimension 9 J x 19 vorne und 10 J x 20 hinten. Sie sind serienmäßig mit Cup-Reifen vom Typ Michelin Pilot Sport Cup 2 bestückt (vo.: 265/35 R 19, hi.: 285/30 R 20). Diese auch für den Straßenverkehr zugelassenen Semi-Slicks sorgen für höchstmöglichen Grip und beste Seitenführung auch bei sehr schneller Fahrt auf der Rennstrecke. Wahlweise wird der M3 CS mit Michelin Sport-Straßenreifen geliefert.

Dank des großzügigen Einsatzes von Vollleder BiColor Silverstone/Schwarz und Alcantara überzeugt das Interieur des neuen BMW M3 CS mit einer gelungenen Mischung aus zugleich sportlichem und edlem Ambiente. Auf Annehmlichkeiten muss der Fahrer des M3 CS nicht verzichten. So ist eine Klimaautomatik ebenso ab Werk an Bord wie ein Harman Kardon Surround Sound System und das Navigationssystem Professional. Die Designer der BMW M GmbH haben auch beim neuen M3 CS für einen dem sportlichen Anspruch gerecht werdenden optischen Auftritt gesorgt. Das markante, mit modernsten LED-Doppelscheinwerfern ausgestattete Gesicht des M3 CS zeichnet sich durch eine Frontschürze mit großen, dreigeteilten Lufteinlässen aus. Exklusiv für den neuen M3 CS wurde die Abrisskante auf dem Heckdeckel neu gestaltet.