Samochody trzeciej generacji trafiły na rynek w drugiej połowie 2001 roku jako model 2002. Ogólna koncepcja pojazdu została zachowana, ale zdecydowano się na dość istotną zmianę wyglądu i poprawę osiągów.

Nowe nadwozie o większej sztywności miało rozstaw osi powiększony o 40 mm. Bardziej obłe kształty przyczyniły się do poprawy cech aerodynamicznych. Nieznacznie wzrosła długość i szerokość pojazdu. Wnętrze wykończono materiałami najwyższej jakości. Bogate wyposażenie seryjne uzupełniały takie elementy jak system nawigacji i kamera cofania.

Samochód otrzymał nową jednostkę napędową w postaci benzynowego silnika w układzie V8, o pojemności skokowej wynoszącej 4,5 dm³. Jego osiągi były zdecydowanie wyższe od poprzednika. Nowością było też zastosowanie pięciobiegowej automatycznej skrzyni przekładniowej. Zespoły podwoziowe uzupełniono elektronicznymi asystentami podnoszącymi bezpieczeństwo czynne. Standardowe aluminiowe koła jezdne miały średnicę 17".

W połowie 2004 roku przeprowadzono modernizację modelu Q45. W wyniku face-liftingu zmieniono wlot powietrza, przednie i tylne lampy oraz zderzaki. Minimalnie wzrosła długość pojazdu. W następnym roku modelowym zaoferowano wersję Sport, mającą zmienione przełożenia w układzie napędowym, usztywnione zawieszenia oraz koła jezdne o większej średnicy (19").

Zakończenie produkcji samochodów Q45 trzeciej i ostatniej generacji nastąpiło w połowie 2006 roku. Funkcję następcy przejęły modele rodziny M35/45.