El 2002, BMW va actualitzar el motor S50B30 de la tercera generació de l'E46 M3 i el va anomenar S54B32.
Disposa d'un motor d'aspiració natural de sis en línia de 3.2-litres amb components reforçats del motor, sistema VANOS doble tant als costats d'admissió com d'escapament, accelerador electrònic i nova programació electrònica. Aquestes millores li van permetre aconseguir una potència màxima de 256 kW (348 CV) i un parell màxim de 365 Nm, donant lloc a una potència específica de 80 kW per litre (108 CV per litre). En aquell moment, era el motor d'aspiració natural més potent de BMW amb la potència específica més alta, i també era l'última generació de motors d'aspiració natural de sis en línia utilitzats a l'M3. Com a única joia que queda a la línia de cotxes Z de BMW, aquest motor també es va instal·lar al model Z4 M llançat el 2006.
BMW va declarar amb confiança una vegada que no utilitzaria la tecnologia de turboalimentació, però finalment va haver de comprometre a causa de la demanda del mercat. El 2008, amb la introducció de la quarta generació M3 equipada amb el motor V8 S65B40A de 4,0-litres, BMW va anunciar que el llegendari motor S54B32 havia completat la seva missió històrica i es va retirar oficialment. Aquesta notícia va deixar els entusiastes del BMW M3 de tot el món gairebé sospirats de decepció.
