Visuellement, le nouveau modèle est toujours reconnaissable en tant que X3, mais les différences sautent aux yeux. Les flancs et l’arrière ont été élargis (BMW parle d’une apparence monolithique), tandis que le capot est désormais en forme de coquille. Les phares sont nouveaux, tout comme la calandre. Celle-ci présente des barres diagonales, en fonction de la version, tout comme la nouvelle série 1.
En option (BMW Iconic Glow), les contours des deux « naseaux » peuvent être éclairés. Les dimensions ne changent que très peu : la longueur augmente de 34 mm (elle est désormais de 4 755 mm), tandis que la largeur augmente de 29 mm, pour atteindre 1 920 mm. La hauteur diminue de 25 mm (pour atteindre 1 660 mm), ce qui, associé à une largeur de voies plus importante, donne une allure plus dynamique.