BMW anunció el M3 GTS en noviembre de 2009 y comenzó su producción en 2010. El GTS se diseñó como un "modelo deportivo de carretera" y sólo se fabricó con carrocería coupé. Los cambios con respecto al M3 normal incluyen un motor mejorado, un peso en vacío reducido, una suspensión revisada, frenos mejorados y una aerodinámica ajustable.

El GTS utiliza un motor ampliado a 4,4 L (269 cu pulg.) que tiene una potencia de 331 kW (444 CV). La única opción de transmisión era la de doble embrague de 7 velocidades (M-DCT) y el tiempo oficial de aceleración de 0 a 100 km/h del GTS es de 4,4 segundos.

El coche pesa 136 kg menos que el M3 normal, gracias a una consola central y paneles de puerta más ligeros, ventanillas laterales y traseras de policarbonato, ausencia de asientos traseros y eliminación del aislamiento acústico.

Los cambios en la suspensión incluyen un ángulo de caída y una altura de conducción ajustables, un eje trasero de montaje rígido y amortiguadores revisados. Los frenos delanteros se mejoraron con pinzas de 6 pistones y discos de 18 mm (0,7 pulgadas) más grandes, y los traseros con pinzas de 4 pistones y discos de 18 mm (0,7 pulgadas) más grandes. La aerodinámica se puede ajustar mediante el faldón delantero y el ángulo del alerón trasero. La producción se limitó a 135...