Árið 2002 uppfærði BMW þriðju kynslóðar E46 M3 S50B30 vélina og nefndi hana S54B32.
Hann er með 3.2-lítra línu-sex vél með styrktum vélaríhlutum, tvöfalt VANOS kerfi á bæði innsogs- og útblásturshlið, rafræn inngjöf og ný rafeindaforritun. Þessar endurbætur gerðu honum kleift að ná hámarksafli upp á 256 kW (348 hestöfl) og hámarkstog upp á 365 Nm, sem skilaði sér í afköstum upp á 80 kW á lítra (108 hestöfl á lítra). Á þeim tíma var þetta öflugasta náttúrulega innblástursvél BMW með hæsta sértæka afköst, og það var líka síðasta kynslóðin af sex-línuvélum sem notaðar voru í M3. Sem eini gimsteinninn sem eftir er í BMW Z-bílalínunni var þessi vél einnig sett upp í Z4 M gerðinni sem kom út árið 2006.
BMW lýsti því einu sinni af öryggi að það myndi ekki nýta túrbóhleðslutækni, en varð að lokum að gefa eftir vegna eftirspurnar á markaði. Árið 2008, með kynningu á fjórðu kynslóð M3 með S65B40A 4.0-lítra V8 vélinni, tilkynnti BMW að hin goðsagnakennda S54B32 vél hefði lokið sögulegu hlutverki sínu og hætt opinberlega. Þessar fréttir urðu til þess að BMW M3-áhugamenn um allan heim urðu næstum því að andvarpa af vonbrigðum.
