2002年，寶馬將第三代E46M3的S50B30發動機進行升級，並命名為S54B32。采用3.2L直列六缸自然吸氣發動機，經過強化的發動機零件，進、排氣雙側的DoubleVANOS系統，電子節氣門以及全新的電子程序，使其最大功率達到瞭256kW(348ps)，最大扭矩達到365Nm，升功率達到瞭80kW(108ps)，是當時寶馬升功率最高的自然吸氣發動機，同時也是最後一代直列六缸自然吸氣發動機的M3。作為寶馬Z車系裡僅存的碩果，2006年發佈的Z4M車型也搭載瞭該款發動機。
寶馬曾經自信滿滿的宣稱不會使用渦輪增壓技術，後來卻不得不向市場需求所妥協，2008年，隨著搭載S65B40A4.0LV8發動機的第四代M3發佈，寶馬宣佈經典的S54B32發動機完成瞭歷史使命，正式退役，這也是一個幾乎讓全世界寶馬M3車迷嘆息的消息。
