El motor Diesel SKYACTIV-D 105 CV es el mismo que tienen el Mazda2 y el Mazda CX-3. Tiene cuatro cilindros, 1,5 litros de cilindrada y una relación de compresión muy baja para un motor Diesel: 14,8 a 1. A modo comparativo, la relación de compresión del motor 1.6 TDI 110 CV del Volkswagen Golf es 16,2 a 1, mientras que la del motor dCi 110 CV del Renault Mégane es 15,5 a 1. Gracias a ello, Mazda consigue reducir la temperatura en la cámara de combustión y, por consiguiente, producir menos óxidos de nitrógeno. Este motor no necesita un tratamiento con aditivos con base de urea para cumplir con los límites de NOx establecidos por la normativa Euro 6.

Tiene dos circuitos de recirculación de gases de escape (EGR, uno de alta y otro de baja presión), un turbocompresor con álabes de geometría variable y un intercooler refrigerado por agua (con respecto a los refrigerados por aire, tienen la ventaja de estar menos afectados por la temperatura del ambiente).

El motor que lleva el Mazda3 difiere en una cosa con respecto al que tienen el Mazda2 y el CX-3: tiene una tecnología que Mazda denomina «Natural Sound Smoother». Consiste en una pieza metálica instalada en el interior del bulón de la cabeza del pistón (en donde se une con la biela). La parte central de esta pieza metálica es rígida y está unida al bulón, mientras que los extremos no están en contacto con el bulón. Uniendo la parte central con los extremos hay un tramo que presenta cierta elasticidad. El objetivo de esta pieza es absorber una parte de las vibraciones que se producen en el pistón durante la combustión y, de ese modo, reducir las vibraciones que llegan al habitáculo. Mazda afirma que así consigue reducir significativamente las vibraciones de una longitud de onda de 3,5 kHz, que son las que se suelen producir al arrancar y a regímenes bajos. Vídeo explicativo del funcionamiento de este sistema.

El motor de gasolina de 100 CV tiene 1,5 litros de cilindrada y, como el resto de motores de gasolina del Mazda3, es atmosférico. Comparte con éstos la tecnología SKYACTIV, que en el caso de los motores de gasolina hace referencia a una relación de compresión muy alta (14 a 1), un colector de escape del tipo 4-2-1 (que logra temperaturas menores en la cámara y mejora el efecto «scavenging», con el que se trata de favorecer el vaciado de los gases de combustión del cilindro y la entrada de aire fresco) y el sistema «i-stop» (que es como Mazda llama al dispositivo de parada y arranque automáticos del motor); lo que no tiene es el i-eloop, un condensador que permite recuperar más energía que una batería convencional y que sólo está disponible con el motor de gasolina de 165 CV (más información sobre la tecnología SKYACTIV en el artículo del Mazda6).

Otros aspectos sobre los que ha trabajado Mazda para lograr un consumo bajo son el peso y la aerodinámica. Algunas versiones de este nuevo Mazda3 son más ligeras que las del modelo al que reemplaza. Por ejemplo, con el motor de gasolina de 100 caballos, el peso con conductor es 1265 kg, que solo son 5 kg menos que el modelo anterior con motor de gasolina de 105 caballos. Sin embargo, la diferencia es mucho más acusada si comparamos las versiones con motor Diesel de 2,2 litros de cilindrada (ambos de 150 caballos): el nuevo pesa 1395 kg mientras que el viejo llega hasta 1465. Es el mismo peso que un Alfa Romeo Giulietta y un Citroën C4, parecido al de un Audi A3 Sportback (1385 kg) y menor que el de un Honda Civic (1438 kg), todos con motor Diesel de 150 CV.

El coeficiente aerodinámico del Mazda3 es 0,275 (versión cinco puertas) si lleva el dispositivo que cierra o abre el paso de aire hacia el motor. Mazda lo llama «parrilla de aire activa» y se mantiene cerrada, para mejorar la penetración aerodinámica, siempre que el motor no necesite mucha refrigeración. Este elemento solo lo tiene la versión de gasolina de 165 CV. La parte inferior de la carrocería va carenada.

Comparándolo con la generación anterior del Mazda3, el nuevo más es ancho y ligeramente más bajo (ficha comparativa); la batalla aumenta de 2,64 a 2,70 metros. Esta distancia entre ejes es la misma para las versiones de 4 y 5 puertas, por lo que el aumento de longitud repercute exclusivamente en el maletero; en el habitáculo tan solo cambia la altura disponible en los asientos traseros, 1 cm menor en el cuatro puertas.