Буквально через год после презентации топовой модели BMW 502 с 100-сильным двигателем из серии OHV V8, осенью 1955 года на IAA Frankfurt Motor Show была представлена BMW 502 с тем же 8-цилиндровым двигателем, только с объемом 3,2-литра и с увеличенной мощностью в 120 л.с..
Выпуск BMW 502 3.2 L начался в октябре 1955 года.
Хоть на запуск BMW 502 3,2 пресса и общественность отреагировали положительно, все же как и в случае с другими автомобилями BMW в диапазоне класса люкс, был массивный разрыв между общественной реакцией и фактическим спросом для нового роскошного автомобиля.
Как и на менее мощную версию BMW 2600 L, на модель БМВ 3,2 502 так же устанавливалось новое заднее панорамное окно.
Эта модель была одной из самых эксклюзивных в Европе.
В октябре 1958 года, она была переименована в BMW 3,2, а начиная с 1960 года, автомобиль был доступен с передними дисковыми тормозами.
С максимальной скоростью 170 км/час, 3,2-литровый седан стал одним из самых быстрых седанов того времени. Для достижения такой скорости, инженеры BMW на 3,2 литровом BMW 502 усовершенствовали задний мост, а чтобы обеспечить улучшенную тормозную мощность – было усовершенствовано тормозную систему.
Последнее поколение модели BMW 502 с 1962 года была названа – 3200 L, и на нее устанавливался 140-сильный мотор.
Производство BMW 502 3,2 завершилось в сентябре 1958 года, за все время было выпущено только 2517 автомобилей этого типа, в том числе и 3200 L.