El bastidor del Mazda3 tiene elementos en común el del Ford C-Max, Ford Focus y Volvo S40; las suspensiones son iguales en todos los casos (no los ajustes finales de cada una de ellas). La suspensión delantera es de tipo McPherson con un triángulo inferior. La trasera es el paralelogramo deformableque Ford empezó a usar en el primer Mondeo familiar. Es una suspensión con tres brazos transversales y uno longitudinal flexible.

Los dos motores de gasolina pertenecen a la familia que Mazda llama «MZR». Son motores de cuatro cilindros, con bloque y culata de aluminio, cuatro válvulas por cilindro, dos árboles de levas en culata movidos por cadena, con admisión variable y distribución variable.

El motor Diesel de 109 CV tiene 1,6 l de cilindrada es fruto del acuerdo entre entre PSA y el grupo Ford. El motor Diesel de 143 CV de potencia es de Mazda (no es el que tienen otros coches de PSA y Ford, como el Focus); tampoco es el de 2.0 l que tiene el Ford Mondeo. Mazda ha hecho un motor de cuatro válvulas por cilindro, pero sólo con un árbol de levas (no dos, como el motor de Ford). Las medidas del motor sí coinciden (86 x 86 mm). Tiene turbocompresor de geometría variable. La potencia máxima la alcanza a sólo 3.500 rpm y la relación de compresión también es baja, 16,7 a 1.

Las primeras versiones del Mazda3 son de 2003; en 2006 Mazda hizo pequeños cambios en la carrocería, en los motores y en la transmisión, detallados a continuación:

El nuevo modelo con el motor 2,0 l de gasolina y 150 CV de potencia ahora tiene acelerador electrónico (en lugar de un accionamiento por cable), un sistema de distribución variable continua en admisión (denominado por Mazda S-VT, y que tiene el 1,6 l de gasolina) y una caja de cambios de seis velocidades (antes de cinco). La sexta tiene un desarrollo más largo que la quinta en el anterior modelo, lo que le da más desahogo a la hora de rodar a velocidad alta sostenida y ha permitido que el consumo disminuya de 8,2 a 7,9 l/100km.

Sigue dando 150 CV de potencia, pero a 6.500 rpm (6.000 en la versión anterior). Mantiene 187 Nm de par máximo, que ahora da a 4.000 rpm en lugar de a 4.500 rpm. Tiene un nuevo alternador para reducir la sonoridad cuando el motor gira a un régimen alto.

La sexta marcha del motor de 150 CV de potencia es claramente más larga que la quinta del modelo al que reemplaza (con neumáticos 205/50 R17, el desarrollo pasa de 33,4 a 37 km/h cada 1.000 rpm). El resto de las versiones siguen utilizando una caja de cambios de cinco velocidades.

Los cambios en los motores, transmisión y aerodinámica han reducido el consumo entre 0,2 y 0,3 l/100 km en esta vesión del Mazda3 con motor de 2,0 l y 150 CV. El 1,6l de gasolina ahora tiene un consumo medio de 6,9 l/100 km; 7,9 l/100 km gasta el 2,0 de 150 CV, 4,8 l/100 km el Diesel de 109 CV y 6,0 el de 143 CV.

Con respecto al modelo anterior, toda la gama tiene más material aislante en la cara interior del capó, en la tapa del maletero de la carrocería de cuatro puertas y en el techo; las llantas tienen una estructura más rígida y se han revisado los neumáticos.

Mazda también ha revisado la suspensión, con el fin de reducir el ruido de rodadura, mejorar el tacto de la dirección y, en ciertas circunstancias, aumentar la estabilidad. Hay nuevos amortiguadores para los dos ejes, la carrocería tiene nuevos refuerzos, la suspensión delantera tiene nuevos soportes y las manguetas de la dirección van en una nueva posición.

En la parte inferior hay una cubierta de plástico y nuevos deflectores en las ruedas, para favorecer la aerodinámica. Según Mazda, estos cambios favorecen el consumo, la aceleración a alta velocidad y la estabilidad lineal. La nueva versión con carrocería de cinco puertas tiene un Cx de 0,30. El Cx de la carrocería «SportSedan» sigue siendo de 0,29. Este dato de Cx es con llantas de 15 pulgadas.

La versión Diesel de 143 CV tiene características sólo presentes en el MPS, como los refuerzos específicos para la carrocería; también comparten ciertos elementos de la caja de cambios.

Las dos carrocerías tienen nuevos paragolpes y llantas de nuevo diseño. Los pilotos traseros de la versión de cuatro puertas (SportSedan) ahora están oscurecidos.

En la zona de las rodillas del conductor se ha añadido material más blando para reducir las posibles lesiones en caso de colisión. El mando que regula la posición del volante tiene un recubrimiento de plástico blando.