Dotychczas prace badawczo-konstrukcyjne koncernu BMW koncentrowały się głównie na silnikach lotniczych i produkcji motocykli. Z powodu braku odpowiedniego personelu dyrektor naczelny Franz Josef Popp zlecił konstrukcję nowej karoserii inżynierom Daimler-Benz w Stuttgarcie. Umowa z firmą Daimler-Benz zawierała również klauzulę na produkcję karoserii. Z tego powodu w Sindelfingen utworzono specjalną linię produkcyjną, która zajmowała się wyłącznie wytwarzaniem karoserii nowego modelu BMW. Jako że Daimler-Benz nie specjalizował się w produkcji nitowanych karoserii wykonanych całkowicie ze stali, w nowym samochodzie BMW 3/20 powrócono do znanej już w samochodach Austin Seven konstrukcji drewniano-stalowej.
Przy projektowaniu nowego modelu BMW porzucono także dotychczasowy koncept ramy nośnej. Oddział konstrukcyjny w Eisenach opracował nową centralną ramę z podwójnych rur, której rozstaw osi powiększony został o 25 cm. Przyrost długości wykorzystany został przede wszystkim do powiększenia komfortu i przestrzeni wewnątrz samochodu. Z poprzednika, modelu BMW 3/15 PS DA4 przejęty został zaledwie układ niezależnego zawieszenia przednich kół.