El nuevo E 55 AMG tiene el mismo motor que utiliza el Mercedes-Benz SL 55 AMG, un V8 de 5,4 litros de cilindrada con tres válvulas por cilindro y un compresor volumétrico. Desarrolla 476 CV de potencia a 6.100 rpm y 700 Nm de par entre 2.650 y 4.500 rpm.
Dicho motor está realizado sobre el mismo V8 de 5.439 cm³ que utilizaba el anterior E 55 AMG de 354 CV de potencia. La principal diferencia estriba en que anterior era atmosférico y en el nuevo tiene un compresor volumétrico Lysholm (que da una presión máxima absoluta de 1,9 bares) e intercooler.
Consecuentemente, Mercedes-Benz ha tenido que reforzar el cigüeñal, los pistones, las bielas y las válvulas, tiene una culata modificada y una bomba de lubricación más potente.
Este motor es de carrera corta (97 x 92), tiene el bloque y la culata fabricados en aluminio y la V de los cilindros está a 90°. Lleva un único árbol de levas por bancada de cilindros y dos bujías en cada cilindro. Cumple la norma Euro 4 de emisiones contaminantes (que entrará en vigor en 2005).
Mercedes-Benz anuncia para el E 55 AMG una aceleración de 0 a 100 y de 0 a 200 km/h en 4,7 y 16,1 segundos respectivamente (el anterior modelo aceleraba de 0 a 100 km/h en 5,7 s). Como anteriormente, la velocidad máxima está autolimitada a 250 km/h. El consumo medio homologado es de 12,9 l/100 km (12,5 l/100 km era el consumo medio del E 55 con 354 CV).