In 2002, rinne BMW uasghrádú ar inneall S50B30 an tríú glúin E46 M3 agus thug sé an S54B32 mar ainm air.
Tá inneall 3.2-lítear inlíne-sé ionsúite nádúrtha ann le comhpháirteanna inneall treisithe, córas Double VANOS ar an dá thaobh ionghabhála agus sceite, scóigín leictreonach, agus ríomhchlárú leictreonach nua. Cheadaigh na feabhsuithe seo dó uas-aschur cumhachta de 256 kW (348 hp) agus uas-chasmhóiminte de 365 Nm a bhaint amach, rud a d'eascair aschur cumhachta sonrach de 80 kW in aghaidh an lítir (108 hp in aghaidh an lítir). Ag an am sin, ba é an t-inneall asúite nádúrtha is cumhachtaí ag BMW leis an aschur cumhachta sonrach ab airde, agus ba é an ghlúin dheireanach é freisin d'innill inlíne sé asúite nádúrtha a úsáideadh san M3. Mar an t-aon gem a bhí fágtha sa líne BMW Z-carr, suiteáladh an t-inneall seo sa mhúnla Z4 M a eisíodh in 2006 freisin.
Dhearbhaigh BMW go muiníneach uair amháin nach n-úsáidfeadh sé teicneolaíocht turbocharging, ach go raibh air comhréiteach a dhéanamh sa deireadh mar gheall ar éileamh an mhargaidh. In 2008, nuair a tugadh isteach an ceathrú glúin M3 atá feistithe leis an inneall S65B40A 4.0-lítear V8, d'fhógair BMW go raibh an t-inneall mór le rá S54B32 tar éis a misean stairiúil a chríochnú agus go ndeachaigh sé ar scor go hoifigiúil. D'fhág an nuacht seo díograiseoirí BMW M3 ar fud an domhain beagnach sighing i díomá.
