Το 2002, η BMW αναβάθμισε τον κινητήρα S50B30 της τρίτης γενιάς E46 M3 και τον ονόμασε S54B32.
Διαθέτει έναν ατμοσφαιρικό κινητήρα 3,{1}} εν σειρά έξι λίτρων με ενισχυμένα εξαρτήματα κινητήρα, σύστημα διπλού VANOS και στις δύο πλευρές εισαγωγής και εξαγωγής, ηλεκτρονικό γκάζι και νέο ηλεκτρονικό προγραμματισμό. Αυτές οι βελτιώσεις του επέτρεψαν να επιτύχει μέγιστη ισχύ εξόδου 256 kW (348 hp) και μέγιστη ροπή 365 Nm, με αποτέλεσμα ειδική ισχύ εξόδου 80 kW ανά λίτρο (108 hp ανά λίτρο). Εκείνη την εποχή, ήταν ο ισχυρότερος ατμοσφαιρικός κινητήρας της BMW με την υψηλότερη ειδική απόδοση ισχύος και ήταν επίσης η τελευταία γενιά ατμοσφαιρικών κινητήρων εν σειρά έξι που χρησιμοποιήθηκαν στην M3. Ως το μόνο εναπομείναν διαμάντι στη σειρά BMW Z-car, αυτός ο κινητήρας εγκαταστάθηκε επίσης στο μοντέλο Z4 M που κυκλοφόρησε το 2006.
Η BMW κάποτε δήλωσε με σιγουριά ότι δεν θα χρησιμοποιούσε τεχνολογία υπερσυμπίεσης, αλλά τελικά έπρεπε να συμβιβαστεί λόγω της ζήτησης της αγοράς. Το 2008, με την εισαγωγή της τέταρτης γενιάς M3 εξοπλισμένη με τον κινητήρα V8 S65B40A 4,{6}λίτρων, η BMW ανακοίνωσε ότι ο θρυλικός κινητήρας S54B32 είχε ολοκληρώσει την ιστορική του αποστολή και αποσύρθηκε επίσημα. Αυτή η είδηση άφησε τους λάτρεις της BMW M3 σε όλο τον κόσμο να αναστενάζουν σχεδόν απογοητευμένοι.
