S級(jí)轎車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，采用V字形氣缸排列，以強(qiáng)大的功率輸出和低噪聲著稱。新型燃油燃燒的原理是每缸采用兩個(gè)火化塞產(chǎn)生雙火花塞點(diǎn)火，取代通常采用的一個(gè)火花塞的雙重點(diǎn)火，這使得燃油燃燒更充分，提高了平穩(wěn)性和柔和性，不論是跟車緩行還是在高速公路上飛馳都能表現(xiàn)非凡。S350的新型發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為180 kW，最大扭矩為350N·m，整備質(zhì)量為1 840 kg，而0~100 km/h加速時(shí)間僅為7.3 s。
梅賽德斯-奔馳還為S350提供了4MATIC全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于電控車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)（ESP）和電子牽引輔助系統(tǒng)（4ETS）之間的緊密配合，利用附加傳感器，ESP的監(jiān)測(cè)對(duì)象不只限于車輪的轉(zhuǎn)速，還包括方向盤的角度及橫向加速度。警告顯示還能讓駕駛員提前知道車輛是否正在進(jìn)入危險(xiǎn)狀況。