基本構成は水冷直列3気筒DOHC12バルブ（1気筒あたり4バルブ）。大きな特徴として、車体への搭載状態においてシリンダーブロックが45度傾斜している。これはリア・ミッドシップレイアウトを採用するiに合わせてコンパクトに設計することが主眼とされたもので、低重心化にも一役買っている。eKシリーズ・デイズシリーズに搭載される新世代3B20ではフロントエンジンレイアウトとなるため45度傾斜ではなくなり、一般的な直立搭載となる。また、当初より前方吸気・後方排気で設計されたため、結果的にeK・デイズシリーズはFF駆動方式の軽自動車で初の前方吸気・後方排気となっている。動弁機構にはターボ仕様、自然吸気仕様ともにMIVEC（可変バルブ機構、日産向けは商標権の都合で「可変バルブタイミング」へ名称変更）を採用している。シリンダーブロックはオイルパンやヘッドカバーも含めてアルミ製で、コンパクトな設計を活かして各部構造のシンプル化やモジュール構造の採用を図っており、鋳鉄シリンダーブロック製でSOHC12バルブの3G83型に対して、DOHCおよびMIVEC化を果たしていながら約20%の軽量化を達成している。ターボ仕様については、ターボチャージャーとMIVECの組み合わせにより、同じくターボ仕様の3G83型(SOHC12バルブ)に対して、低回転域で8%程度トルクを向上させている。カムシャフトの駆動にはタイミングチェーンが用いられている。初代eKスペースを含む3代目三菱・eKシリーズ、および初代日産・デイズシリーズに搭載された新世代3B20では国産車として初となる電子制御サーモスタットを採用。さらに軽自動車初の水冷式外部EGRクーラーの採用と共に圧縮比を12.0に引き上げることで省燃費性向上などに寄与している（アイドルストップ付NA・2WDモデルのみ）。そのほか冷却経路の変更や動弁系のフリクション低減（水素フリーDLCバルブリフター&ビーハイブ型バルブスプリングの採用、チェーンおよびガイドの変更）などを含む多くの改良がなされておりコネクティングロッドを除くほとんどの箇所に手が入れられている。同エンジンはスクエアストロークであるため同世代のライバル車両に搭載されるロングストロークのエンジンに比べ燃費面、および低中速域でのドライバビリティなどでは不利となる傾向がある。
2006年1月に販売が開始されたi(アイ)に、3B20型として初めて採用された。当初はインタークーラー付きターボ仕様のみであったが、後に同車のマイナーチェンジと共に自然吸気（NA）仕様も登場した。これまでの同社製の軽自動車用の主力エンジンである3G83型の後継機とされるが、iのパッケージングに合わせて専用設計された側面が強く、他車に採用される動きはなかった。その後、2013年5月から2019年2月まで製造されていた3代目eKシリーズやその姉妹車種である日産・デイズ（DAYZ）にも搭載された。3B21型は3B20型を基に排気量を拡大したもので、海外では2007年にモデルチェンジしたスマート社のフォーツークーペに自然吸気仕様が採用されている。メルセデス・ベンツにおけるエンジン型式はM132。また、同車をベースにブラバスがチューニングを手がけた'フォーツークーペBRABUSエクスクルーシブ'にはターボが装着されている。なお、2019年6月現在、初代eKスペース、および初代デイズルークス用の3B20型が製造されている。3代目スマート・フォーツー、および2代目スマート・フォーフォー、3代目ルノー・トゥインゴ用のH4D型は本型式とは構造的に無関係のエンジンである。
預言者ムハンマドの後裔を称するサイイドの名家の出身で、中央アジアの中心都市のひとつブハラ（現ウズベキスタン）に生まれ育った。チンギス・ハーンの中央アジア遠征のとき投降してハーンの側近に仕え、本名のかわりに「高貴なサイイド（聖裔）」を意味するサイイド・アジャッルの通称で呼ばれて尊敬を受けた。チンギスの死後、オゴデイの代に北中国の山西地方のダルガチ（行政官）を歴任し、次いで燕京（現在の北京）のジャルグチ（断事官）を務めた。第4代モンケの代にはマフムード・ヤラワチを長官として北中国全土を管轄するいわゆる燕京等処行尚書省が設置されると、彼は北京周辺の行政の最高責任者である燕京路総管に充てられ、モンケの南宋遠征（南宋戦争）において兵站を担当した。モンケの死後、弟のクビライが中国と内モンゴルを制して大ハーンを称すると、中国にいたサイイド・アジャッルもクビライの幕下に入り、燕京宣撫使に抜擢された。1261年には宰相格の中書平章政事の肩書きを授けられ、1264年に南宋との最前線である陝西・四川方面を管轄する行中書省が新設されたのにあわせてその平章政事に転出、中国西部の行政の最高責任者となり、長江の上流を抑えてクビライによる南宋の併合を後方から支援した。即位以前のクビライが大理国を征服（雲南・大理遠征）して以来、雲南地方の統治の整備と安定化が遅れていたが、1274年には手腕を買われてその統治を委ねられて雲南行省の平章政事を拝命した。サイイド・アジャッルは雲南に駐留していたモンゴル軍の協力を取り付けて雲南の開発に力を尽くし、雲南から領外のインドシナ半島にかけて居住する様々な民族には恩恵を施してよく従わせたので、5年後の1279年に死去したときは大いに惜しまれたという。死後、守仁佐運安遠済美功臣・太師・開府儀同三司・上柱国・咸陽王の称号を追贈され、忠恵と諡された。サイイド・アジャッルがクビライのもとで中国西部の行政を担当した15年の間、彼の子息や一族たちも各地の行政長官を務め、徴税と開発に力を尽くした。彼らの動向は同じ時期に首都の大都・上都から江南にかけての中国中央部の財務長官であったアフマドの一族のそれと対応しており、財務に優れた色目人の官僚を積極的に起用したクビライの経済・行政政策の特性のあらわれと言える。しかし、サイイド・アジャッルは行政官として清廉に振る舞い、地方の開発に尽くしたことから上下を問わず非常に敬愛されたのは、民衆や同僚から非常な恨みを買ったアフマドとまったく対照的である。アフマドが1282年に暗殺された後、その一族は不正を弾劾されて失脚したが、サイイド・アジャッルの子孫はその後も元代を通じて中国西部の地方行政に大きな足跡を残した。アフマドは後世に姦臣として名を残したが、サイイド・アジャッルは対照的に現在に至るまで非常に評価が高く、とくに雲南省の人々は雲南の開発者として非常に敬愛している。雲南省には言語的・形質的に漢民族と同化したムスリム（回族）が現在も数多く住んでいるが、彼らの多くはサイイド・アジャッルの後裔を称し、明代の大航海者鄭和もその一族である。