Vuonna 2002 BMW päivitti kolmannen sukupolven E46 M3:n S50B30-moottorin ja antoi sille nimen S54B32.
Siinä on 32-litrainen 6-litrainen vapaasti hengittävä moottori vahvistetuilla moottorikomponenteilla, Double VANOS -järjestelmä sekä imu- että pakopuolella, elektroninen kaasu ja uusi elektroninen ohjelmointi. Näiden parannusten ansiosta se saavutti 256 kW:n (348 hv) maksimitehon ja 365 Nm:n maksimivääntömomentin, mikä johti 80 kW litraan (108 hv per litra) ominaistehoksi. Se oli tuolloin BMW:n tehokkain vapaasti hengittävä moottori, jolla oli suurin ominaisteho, ja se oli myös viimeinen sukupolvi kuuden rivin vapaasti hengittävästä moottorista, jota käytettiin M3:ssa. Ainoana jäljellä olevana helmenä BMW Z-autojen valikoimassa tämä moottori asennettiin myös vuonna 2006 julkaistuun Z4 M -malliin.
BMW ilmoitti kerran luottavaisesti, ettei se käyttäisi turboahdintekniikkaa, mutta joutui lopulta tekemään kompromisseja markkinoiden kysynnän vuoksi. Vuonna 2008, kun S65B40A 40-litraisella V8-moottorilla varustettu neljännen sukupolven M3 esiteltiin, BMW ilmoitti, että legendaarinen S54B32-moottori oli suorittanut historiallisen tehtävänsä ja jättänyt virallisesti eläkkeelle. Tämä uutinen sai BMW M3 -harrastajat ympäri maailmaa melkein huokaisemaan pettymyksestä.
