Le refroidissement est l'un des points faibles connus de l'E46, car les pièces en plastique du circuit finissent par lâcher avec les années. Si vous faites du circuit ou si vous augmentez la puissance du moteur, il est conseillé de le rénover avec des pièces plus résistantes.
Il existe des radiateurs en aluminium Mishimoto, Cooling Solutions et FMIC PRO, un thermostat Mishimoto Racing, des kits de durites en silicone et des kits d'électroventilateur, avec des versions spécifiques pour la M3 S54. Pour les diesels 318d, 320d et 330d, l'intercooler frontal de FMIC est disponible.
