I 2002 opgraderede BMW tredje generation E46 M3's S50B30-motor og navngav den S54B32.
Den har en 3.2-liters inline-seks naturligt aspireret motor med forstærkede motorkomponenter, dobbelt VANOS-system på både indsugnings- og udstødningssider, elektronisk gasspjæld og ny elektronisk programmering. Disse forbedringer gjorde det muligt for den at opnå en maksimal effekt på 256 kW (348 hk) og et maksimalt drejningsmoment på 365 Nm, hvilket resulterede i en specifik effekt på 80 kW pr. liter (108 hk pr. liter). På det tidspunkt var det BMW's mest kraftfulde naturligt aspirerede motor med den højeste specifikke effekt, og det var også den sidste generation af inline-seks naturligt aspirerede motorer brugt i M3. Som den eneste tilbageværende perle i BMW Z-bilserien blev denne motor også installeret i Z4 M-modellen, der blev udgivet i 2006.
BMW erklærede engang selvsikkert, at den ikke ville bruge turboteknologi, men til sidst måtte gå på kompromis på grund af markedets efterspørgsel. I 2008, med introduktionen af den fjerde generation af M3 udstyret med S65B40A 4.0-liters V8-motor, annoncerede BMW, at den legendariske S54B32-motor havde fuldført sin historiske mission og officielt trukket sig tilbage. Denne nyhed fik BMW M3-entusiaster over hele verden til at sukke i skuffelse.
