En 2002, BMW a mis à niveau le moteur S50B30 de la E46 M3 de troisième génération et l'a nommé S54B32.
Il est équipé d'un moteur six cylindres en ligne de 3,2-litres à aspiration naturelle avec des composants de moteur renforcés, d'un système Double VANOS côté admission et côté échappement, d'un accélérateur électronique et d'une nouvelle programmation électronique. Ces améliorations lui ont permis d'atteindre une puissance maximale de 256 kW (348 ch) et un couple maximal de 365 Nm, résultant en une puissance spécifique de 80 kW par litre (108 ch par litre). À cette époque, il s'agissait du moteur à aspiration naturelle le plus puissant de BMW avec la puissance spécifique la plus élevée, et c'était également la dernière génération de moteurs à six cylindres en ligne à aspiration naturelle utilisés dans la M3. En tant que seul joyau restant dans la gamme de voitures BMW Z, ce moteur a également été installé dans le modèle Z4 M sorti en 2006.
BMW a déclaré une fois avec confiance qu'elle n'utiliserait pas la technologie de suralimentation, mais a finalement dû faire des compromis en raison de la demande du marché. En 2008, avec l'introduction de la M3 de quatrième génération équipée du moteur V8 S65B40A de 4,0-litres, BMW a annoncé que le légendaire moteur S54B32 avait terminé sa mission historique et avait officiellement pris sa retraite. Cette nouvelle a laissé les passionnés de BMW M3 du monde entier soupirer de déception.
