La gama de motores del Clase S 2009 se completa con dos opciones de gasóleo y seis de gasolina, éstos de seis, ocho y doce cilindros. El turbodiesel de rendimiento más contenido es el S350 CDI BlueEFFICIENCY, que ofrece una potencia de 235 CV con un consumo medio de 7,6 l/100 km y que también equipa la versión 4MATIC. Como tope de gama de gasóleo se encuentra el S 450 CDI, de 4 litros, ocho cilindros en V y 320 CV de potencia.