En mayo de 2016, BMW anuncia el M140i, versión que sustituye al M135i. Estará disponible con carrocerías de 3 y 5 puertas. La diferencia más significativa con respecto al M135i es que el M140i tiene un motor diferente (código B58) que, como el anterior (código N55) tiene seis cilindros colocados en línea y un sistema de sobrealimentación mediante un turbocompresor de doble entrada (twin-scroll). La cilindrada apenas asciende: de 2979 cm³ a 2998 cm³. En la misma fecha, BMW ha anunciado una versión mecánicamente similar del Serie 2 —M240i Coupé y M240i Cabrio—.

La potencia máxima del motor del M140i es 340 CV a 5500 rpm (en el M135i es 326 entre 5800 y 6000 rpm) y el par máximo es 500 Nm entre 1500 y 4500 rpm (en el M135i es 450 Nm entre 1300 y 4500 rpm). La tecnología de control de la alzada de las válvulas (sistema VALVETRONIC) y la de variación en fase de las mismas (sistema doble-VANOS) siguen presentes en el nuevo motor, si bien con ligeras modificaciones para mejorar su funcionamiento.

Como en el M135i, el M140i puede tener un cambio de marchas manual de seis velocidades o uno automático de ocho y la tracción puede ser en las ruedas traseras o en las cuatro (si es en las cuatro, el cambio es necesariamente automático). El consumo medio homologado del M140i es entre un 4 y un 7% más bajo que el del M135i en función del tipo de cambio y tracción.

El 140i con cambio automático y tracción a las cuatro ruedas puede acelerar de 0 a 100 km/h en un 4,4 segundos. Con el cambio manual y tracción trasera (la configuración menos favorable en cuanto a aceleración) necesita 4,8 segundos. El M135i es 0,3 segundos más lento en las tres posibles configuraciones de cambio y tracción. La velocidad máxima es, en cualquiera de los casos, 250 km/h (limitada electrónicamente). 

La caja de cambios manual de seis relaciones tiene una función que, cada vez que el conductor hace una reducción, puede realizar la maniobra simulada de punta-tacón automáticamente para que el motor esté girando al régimen ideal en el momento en que se inserta la marcha inferior.

La caja de cambios automática de ocho relaciones —que hemos probado en otros modelos de BMW, en los que tiene un funcionamiento ejemplar— tiene una nueva función de salida rápida desde parado «Launch Control» y un sistema que trabaja en coordinación con el navegador para determinar los momentos más eficientes para realizar los cambios de marcha en función del tipo de ruta planeada y la situación del tráfico.

El equipamiento de serie del M140i incluye una suspensión M Sport que está rebajada en 10 mm con respecto a las versiones menos costosas, unas llantas específicas de 18 pulgadas y un sistema de frenos más potente (M Sport). El aspecto exterior también cambia: tiene un paquete aerodinámico M específico y los retrovisores exteriores tienen unas cubiertas que están pintadas en un color gris que BMW denomina «Ferric Grey».