1979年9月，戴姆勒-奔驰在法兰克福国际车及配件展上推出了新一代S级轿车。W126系列最初由7个车型组成。有四款发动机从2.8L 156马力的6缸化油器发动机，到5.0L 240马力的燃油直喷式V8轻结构合金发动机。
此车系的发动机中最引人注目的创新就是5.6升8缸发动机，该款发动机是通过增加了5.0升V8发动机的冲程而开发出来的，输出功率可达272马力。另外，还有高压缩发动机版本可供选用，最大功率可达300马力。即使没有催化转换器，这款发动机也能满足欧洲经济委员会(ECE)规定的排放标准，由此它还被称为ECE发动机。配备有这种发动机的车型 560SEL和560 SEC是梅赛德斯-奔驰当时生产的动力最强劲的量产车型。
W126系列升级版车型在其它造型方面的改进不仅在设计风格上更新颖，而且还进行了技术整合。通过降低侧围高度，进一步减少前轴举升力，改进了后轴气流状况。这也有利于在高速运行中进一步强化方向稳定性和抓地力，对于新款顶级车型560SEL的性能来说，这无疑是一个相当重要的影响因素
安全性方面，该车系的车身设计融入了最先进的安全研究成果。得益于全新的设计理念，乘客车厢能够抵御时速55公里下发生的正面撞击，而W 126系列轿车也由此成为全球第一款达到正面撞击抵御标准的轿车。在W126系列推出两年后，梅赛德斯-奔驰S级轿车率先应用驾驶员安全气囊，并在1985年的车型改进组件中增加了前排乘客安全气囊，梅赛德斯-奔驰亦成为世界上第一家能够提供安全气囊和安全带收紧装置的汽车厂商。
1985年，三元催化转换器首次面世，它有效地降低了废气中的一氧化碳、碳氢化合物及氮的氧化物的含量。而搭载了三元催化转换器的S级轿车也因此成为有最先进的尾气处理技术的豪华轿车。改进后的车型除了ECE版本的560SEL和560SEC。从1986年9月开始，闭环催化转换器成了所有梅赛德斯-奔驰汽油发动机轿车的标准配置，其改良版也在三年后投入使用。
1987年9月，S级轿车推出了高性能的V8发动机。压缩比均提高到了10:1，其它附加措施也使各车型性能提高6-10%。在带有催化转换器的车型中，其性能提高更为明显：通过优化尾气控制设备，设计师成功地使功率损耗大幅度降低。该5.6升的V8 ECE版本发动机停产后，没有再推出更新版本。作为增加动力输出的举措，加装催化器的改良版本，现在也能达到300马力的动力输出能力。
