M3搭载名为M-DCT的双离合变速箱，由德国Getrag供应，宝马对其进行了大量程序性开发。光是挡杆操作就别有特色：短小的挡杆采用轻触式操作，挂入D挡后松开油门，车子并不会蠕动，必须踩下油门才能让车子动起来。这种设计虽然在市区堵车和泊位时有点辛苦（右脚要在油门和刹车踏板中熟练地快速往返），但可以减少停车时蠕行储备动力给变速箱造成的不必要损耗。变速箱是没有P挡的，停车时要放在N挡拉手刹，营造出更接近手动挡的感受。

特别的挡杆还只算是小儿科，这台变速箱最厉害之处是它具有极高的智能化与可设定性，下面会详述。