20-е гг. были временем расцвета компании Sunbeam, принадлежавшей тогда англо-французскому концерну STD Motors. Именно в этот период Луи Котален, занимавший должность главного конструктора фирмы, разработал лёгкий гоночный автомобиль Sunbeam 2-Litre, в 1923 г. одержавший победу в Гран-при Европы. Главной его особенностью был передовой рядный 6-цилиндровый верхнеклапанный двигатель с двумя верхними распределительными валами - Twin Cam. Ранее такая схема ГРМ использовалась только в авиации, теперь же она прекрасно зарекомендовала себя в гонках, и Котален решил выпустить серийную модель с таким силовым агрегатом. Таким образом, Sunbeam 3-Litre, представленный на Лондонском автосалоне 1924 г., стал первым серийным автомобилем в мире, оснащённым мотором типа DOHC. И всё же создавался он не столько ради продвижения продукции Sunbeam на рынке, сколько ради победы над Bentley 3 Litre, тогда только начинавшей свою гоночную карьеру в Ле-Мане.

Sunbeam 3-Litre называли "слишком быстрым для своего шасси". Самым прогрессивным его компонентом был рядный 6-цилиндровый двигатель Twin Cam с чугунным блоком, отлитым заодно с головкой, двумя клапанами на цилиндр, семиопорным коленчатым валом и системой смазки с сухим картером. При объёме 2920 см3 он развивал 90 л.с. в атмосферной версии или 135 л.с. в модификации с механическим нагнетателем, запущенной в 1929 г. Фискальная мощность составляла 20.9HP, что для владельцев означало уплату ежегодного налога в размере £21. Подвеска была полностью зависимой, на листовых рессорах с фрикционными амортизаторами, причём сзади полуэллиптические рессоры располагались перед ведущим мостом, т.е. были консольными. Тормоза стояли на всех четырёх колёсах, но имели тросовый привод. Шасси у Sunbeam 3-Litre отличалось длинной колёсной базой (3315 мм) и узкой колеёй (1397 мм). Как правило, на него устанавливался заводской кузов турер с четырьмя посадочными местами и мотоциклетными крыльями, соответствовавший правилам Ле-Мана. Существовали и экземпляры с закрытыми кузовами, построенными по лицензии Чарльза Вейманна. В США Sunbeam 3-Litre Super Sports стоил $6750, и в этом плане с ним не мог сравниться ни один американский автомобиль вплоть до появления Duesenberg Model J.

В 1925 г. два экипажа на Sunbeam 3-Litre Super Sports приняли участие в 24-х часах Ле-Мана. Генри Сигрейв и Джордж Даллер сошли с трассы из-за поломки сцепления, но Жан Шассан и Сэмми Дэвис заняли 2-е место после Lorraine-Dietrich, одержав победу в своём классе. К следующему сезону автомобиль был усовершенствован, но в Ле-Мане он выступить больше не смог, потому что компания свернула свою гоночную программу из-за недостатка финансовых средств. Тем самым Sunbeam 3-Litre проиграл конкуренцию с одноимённой моделью Bentley, несмотря на то, что превосходил её по характеристикам. Всего с 1924 по 1930 гг. было построено 315 экземпляров Sunbeam 3-Litre Super Sports, из них около 40 дожили до наших дней.