2010年7月におよそ8年半ぶり、3度目のフルモデルチェンジを受ける。今回は日本国内生産ではなく、タイ・中国・インド・メキシコの工場での生産となる。日本仕様は追浜工場製からタイのタイ日産（旧：サイアム日産オートモービル）製に変更された（なお、日本向け仕様については追浜工場にてPDIが行われる）。日本での月間販売目標台数は4000台と発表された。

プラットフォームはレイアウトの最適化とシンプルなボディ構造を追及し新開発されたVプラットフォームを採用。低重心化とタイヤを四隅に配列したデザインとしたことでリアトレッドを拡大すると共に、シル部も外側へ張り出したことでコンパクトでありながら踏ん張り感のあるプロポーションとした。また、後端はわずかに跳ね上がるような流線型のルーフラインとしたことで空力性能を高め、燃費向上に貢献した。また、特徴の一つである丸型ヘッドランプやアーチを描くサイドウィンドウはマーチのDNAである「フレンドリー」を継承する為、先代のK12型に近いデザインとした。

エンジンは軽量・コンパクトで優れた燃費効率を持つ新開発のHR12DEに変更となり、トランスミッションはCVTに2段変速の副変速機を組み合わせた「新世代エクストロニックCVT」を全グレードに採用。また、「12X」と「12G」には信号待ちなどの停車時にエンジンを自動停止するアイドリングストップ機構を備える。このアイドリングストップ機構はアイドリングストップ作動中にステアリングを進行方向に切り始めるとエンジンが再始動するため、ドライバーの意図に合ったスムーズな発進を可能にしており、また、ブレーキペダルの緩め方一つでエンジンの再始動やアイドリングストップの維持などを車両が最適な判断を行うことで違和感のない自然な運転を可能にしている。これらにより、「12X」・「12G」は26.0km/L（10・15モード）の低燃費を達成。アイドリングストップ機構を搭載しないグレードを含めて全車「平成17年基準排出ガス75%低減レベル（☆☆☆☆）」と「平成22年度燃費基準+25%」を同時に達成し、全車「環境対応車普及促進税制」に適合した。なお、日産では既存のエンジン車に最適な次世代環境技術を搭載した"エンジン進化型エコカー"として「PURE DRIVE（ピュアドライブ）」を展開しており、4代目マーチは「PURE DRIVE」の第1弾として展開する。その証として、「12X」と「12G」にはリアに「PURE DRIVE」エンブレムが装着される。

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