El S400 CDI tiene un ocho cilindros en V pero, en lugar de en ángulo de 90º como Audi y BMW, más estrecho: a 75º. Por ello, ha tenido que añadir un eje contrarotante, que limita unas vibraciones que no se producen en un V8 a 90°. El bloque de los cilindros es de hierro, pero las dos culatas y la parte inferior del bloque (cárter del cigüeñal) son de aluminio.

El sistema de admisión es muy complejo. Hay dos sensores que miden el volumen de aire que entra en el motor en cada momento. Esta información, junto con la de carga y régimen, permite ajustar de forma muy precisa la cantidad de gas de escape que se añade al de admisión para limitar emisiones. El flujo de gas de escape hacia el de admisión está controlado por dos válvulas electrónicas y enfriado en un radiador. Todo ello y cuatro catalizadores (dos cerca de los colectores de escape, otros dos bajo el suelo) es necesario para que cumpla la actual normativa europea de emisiones (Euro III). Mercedes-Benz no ha conseguido cumplir la Euro IV, como con otros de sus motores, que entra en vigor en el 2005 y que proporciona beneficios fiscales en Alemania a los coches que ya son capaces de superarla.

Tiene dos turbocompresores de geometría variable, cuya presión está ajustada por el controlador electrónico del motor; la variación de la geometría ha ganado en precisión mediante el uso de dispositivos eléctricos, y no de vacío. El aire que sale de los turbocompresores está enfriado en un circuito de agua independiente, con su propia bomba eléctrica. Así se aumenta la densidad entre un 15 y un 20%, lo que permite inyectar más gasóleo y ganar potencia.

Como otros motores Diesel de cuatro válvulas por cilindro (Opel), lleva un sistema de admisión variable (diferente del que tiene un gasolina). Cada uno de los dos conductos de admisión que tiene un cilindro tiene una función distinta: uno proporciona una gran turbulencia, el otro un gran caudal. Cuando el motor no necesita mucho aire, el segundo se cierra y todo el que entra pasa por primero. El remolino que se forma en la cámara ayuda a dispersar las gotas de gasóleo y -por tanto- facilita la combustión.

Mercedes-Benz también ha tenido que intervenir en la temperatura del gasóleo para lograr el nivel requerido de rendimiento y emisiones. La bomba de inyección varía la presión cuando es posible, de forma que gana hasta 20° con relación a una bomba normal. Además, esta bomba necesita menos energía para funcionar que las bombas no reguladas (sobre todo en cargas parciales), por lo que permite ahorrar hasta un 1,5% de combustible

Otro sistema electrónico interesante es el que Mercedes-Benz denomina el ASSYST (Active Service System): un sensor en el cárter controla la cantidad de aceite, su temperatura y los posibles rellenos que se hayan hecho. Con esta información, indica al conductor de cuándo es el momento ideal para cambiar el aceite; el periodo máximo puede llegar hasta 40.000 Km (o dos años), dependiendo del tipo de conducción y la carga a la que se someta el motor.