1.5柴油可變渦輪葉片+水冷Intercooler
CX-3同時導入2.0升汽油與1.5升柴油渦輪兩款動力，前者動力系統國人相當熟悉，可謂目前國內主要動力要角，在Mazda 3、6、CX-5上都可見到，但CX-3登台的同時也帶來全新的1.5 Skyactiv-D柴油心臟，這是Mazda繼2.2升柴油雙渦輪之後第二具Skyactiv-D作品。
這具1.5升Sky-D引擎同樣採用低壓縮比的設計概念（14.8：1），訴求是希望藉由低壓縮比的爆燃反應，降低柴油引擎的震動與噪音，至於低壓縮比對於柴油自燃的影響該如何克服控制，這就是Skyactiv-D引擎技術的關鍵之一。為了獲得更好的動力反應，這具1.5升柴油引擎採用可變葉片的渦輪本體，Intercooler進氣冷卻器也配置水冷型式，降低傳統氣冷設計容易因環境溫度而影響工作穩定性。此具引擎最大馬力105hp，數據確實毫不搶眼，但其實倒也與歐洲許多1.6升柴油引擎在伯仲之間，扭力則有27.5kgm/1600～2500rpm，這部分顯然展現柴油引擎慣有特質，變速箱則是採用Mazda旗下目前統一採用的6速手自排系統，但齒比與換檔邏輯當然會因車輛屬性、動力特質而有所不同。
一發動，可以立即清楚明白這具1.5升Skyactiv-D引擎是具柴油動力，特有運轉聲難以藉由低壓縮比來完全克服，但已比自家2.2升機體來得安靜，讓人感受到Mazda在柴油引擎開發上的努力。只是除非是頂級雙B旗艦，否則柴油引擎怠速時的運轉聲實難完全隔絕，CX-3 Skyactiv-D自然也是如此，但我們認為已可清楚感受到原廠的努力，除了怠速與起步之外，只要車速一上來（大概就是變速箱升上2檔之後），柴油引擎運轉音頻便微乎其微，若把音響開大聲一點，更幾乎可以忽視「答答答」運轉聲，以百萬元身價而論，這樣的噪音抑制已頗有水準。
柴油引擎因長衝程設計，加上低速扭力大，低速行駛容易有扭力釋放不夠細膩而產生頓挫的情形，讓駕駛人必須更專注油門掌控，以免造成行車不適，這也是有些人認為駕駛柴油車需要時間適應的原因，CX-3 Skyactiv-D在這部分有不錯的表現，在市區裡走走停停，無須刻意注意油門掌控，CX-3 Skyactiv-D便有流暢的動力反應，沒有突如其來的衝勁，鬆油門減速後再加速，也不會宛若渦輪遲滯的動力空窗期，開起來就是一派輕鬆無壓力！27.5kgm/1600～2500rpm的扭力表現，讓再加速反應有靈活表現，難以聯想馬力僅僅105hp，這也再次證實馬力數值對於日常行車沒有太大關連，有無充沛、隨傳隨到的扭力才是重點！
加速實測少不了，CX-3 Skyactiv-D變速箱不似汽油版設有Sport模式，不具任何換檔邏輯可選擇，因此D檔左腳剎車、右腳油門，起步轉速約可拉拔至2200rpm，試車當日整天雨勢不停，路面完全濕滑，但215/50R18的Toyo Proxes R40還算保有合宜的抓地力，空轉半秒後順勢帶出車輛，0～100km/h最佳一筆紀錄為11.43秒，表現比預期亮眼一些，不過0～400m數據則為17.92sec@121.48km/h，可看出105hp終究偏小，不善於高速表現。CX-3 Skyactiv-D在我們手上試駕累積了超過320km行駛里程，雖然因行程安排無法進行精準的油耗實測，但我們牽車之後便將旅程電腦歸零，經過長時間怠速拍照取景、激烈的加速測試、市區與高速公路體驗等各種多樣路況之後，旅程電腦顯示均速23km/h，這大概是平常都市裡上下班走行的均速，夠慢了吧，無法展現所謂柴油車高速巡航油耗優異的特點，但最後CX-3 Skyactiv-D試車旅程總油耗有16.4km/L演出，平心而論，在均速如此低的情況下，此表現已屬出色！
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