BMW 3.0 CS с трехлитровым двигателем стал заменой для 2800 CS в апреле 1971 года. Так же как и другие автомобили модельного ряда большого купе, 3.0 CS получила внутренний номер E9.

Помимо увеличения мощности двигателя на 10 л.с., в этой модели устанавливались дисковые тормозов на всех четырех колесах.

Двигатель устанавливался шестицилиндровый M21 (позже названный как M30B30), развивающий мощность 180 л.с. при 6000 об/мин и максимальный крутящий момент 260 Нм при 3700 об/мин. Мотор работал в паре с 2 карбюраторами Zenith 35/40 INAT.

КПП на 3.0 CS устанавливалась 4-ступенчатая механическая, и опционально 3-ступенчатая автоматическая Borg Warner.

Максимальная скорость BMW 3.0 CS – 213 км/час (132 миль/час).

Эта модель оставалась в производстве до декабря 1975 году. За все время было выпущено 11 063 3-литровых купе данной модификации, из которых 2577 для американского рынка и 215 с правым рулем. Стоимость автомобиля на момент производства составляла от 26 975 до 37 480 марок.

BMW 3.0 CS E9 был заменен купе 6 серии в кузове Е24 630CS.