El motor del C32 es un seis cilindros en V semejante al que tiene el C320, pero con modificaciones que elevan su potencia máxima hasta 354 CV. Mayor —comparativamente— es su valor de par máximo: 450 Nm a 4.400 rpm. En un margen muy amplio de régimen —entre 2.300 y 6.1000 rpm— da 400 Nm, lo que constituye casi el 90 por ciento del par máximo.

Esto es posible en un motor de esta cilindrada por que está sobrealimentado, en este caso mediante un compresor Eaton. Hay otros motores sobrealimentados de cilindrada semejante al C32 que tienen más par máximo. El motor del Aston Martin DB7, un seis cilindros en línea que tiene 3,2 l de cilindrada y un compresor Roots, da 490 Nm a 3.000 rpm, aunque su potencia máxima es inferior a la del C32 (340 CV a 6.000 rpm). El Toyota Supra Biturbo tiene un seis cilindros en línea de 3,0 l, que da menos par máximo (441) en términos absolutos, pero más con relación a su cilindrada (tiene más presión media efectiva).

Con los desarrollos adecuados, esto proporciona una gran capacidad de recuperación, algo que difícilmente se puede notar en el AMG porque tiene necesariamente un cambio automático de 5 relaciones. Esta caja de cambios no permite mantener una marcha larga si se acelera fondo desde bajo régimen, ya que se trata de un cambio automático normal, aun cuando tenga un mando secuencial para limitar el número de velocidades que puede engranar (por ejemplo para que sólo trabaje con las tres primeras y no meta cuarta o quinta).

Una relación peso potencia de tan sólo 4,61 kg/CV hace posible una gran aceleración: 5,2 s de 0 a 100 km/h. La velocidad máxima, como en otros Mercedes-Benz muy potentes, está limitada de serie a 250 km/h; AMG puede quitar esta limitación. Lo que sí tiene el C32, y no otros deportivos de potencia comparable, es un consumo relativamente bajo: 11,3 litros cada 100 kilómetros en el ciclo combinado. También es inusual que un coche así cumpla la norma de emisiones Euro 4, que entra en vigor en el 2005, y el C32 sí lo hace.