Le 19 février 2010, Citroën présente la version la plus sportive de la DS3 : la Citroën DS3 Racing. Fabriquée avec l'aide de son département Racing, la DS3 R doit entrer en concurrence avec la BMW Mini John Cooper Works.
Sa production sera limitée à 2 000 exemplaires par an.
La DS3 Racing reprend le moteur 1.6 THP disponible dans la banque d'organes PSA, mais ne se contente pas d'utiliser la version 200 ch vue sur le Peugeot RCZ. Citroën Racing retouche le moteur, qui développe 202 ou 207 ch suivant les versions et les pays. Le cache-moteur est ainsi signé Citroën Racing.
Pour fêter ses victoires en rallye ainsi que celles du pilote, Citroën propose une série limitée à 200 exemplaires de la DS3 R baptisée DS3 Sébastien Loeb. Cette série numérotée est disponible en une seule teinte de caisse (noir mat texturé avec toit rouge), où sont notées les victoires de Sébastien Loeb.
