La gamme Classe C accueillera également une autre motorisation au printemps 2005, la C 350. Avec une puissance maximale de 272 ch et un couple maximal de 350 Newton-mètres, le nouveau moteur Mercedes possède une avance indéniable sur tous les autres V6 comparables. La nouvelle C 350 affiche ainsi un couple en progression de 13 % et une puissance en hausse de 25 % par rapport au précédent moteur six cylindres de la Classe C. Avec ce nouveau moteur, les versions 4 portes et Break affichent un caractère encore plus sportif. Combiné à la transmission 7G-TRONIC proposée en option, ce moteur permet à la C 350 de passer de 0 à 100 km/h en 6,4 secondes seulement (7,7' pour le précédent modèle) et de réaliser un chrono de 6,1 secondes pour l’exercice du 60-120 km/h (4 portes). Quant à la vitesse maximale, elle est fixée à 250 km/h (limitation électronique).
Grâce à sa consommation en cycle combiné NEDC variant de 9,5 à 9,8 litres aux 100 km (4 portes), la nouvelle Classe C six cylindre se veut encore plus sobre que sa devancière, la C 320 (10,9 l/100 km), avec une consommation en baisse de plus de 12 % tout en offrant des performances supérieures. Avec la transmission automatique à sept rapports 7G-TRONIC (option), la consommation est comprise entre 9,7 et 10,0 litres seulement aux 100 km, ce qui équivaut à une réduction d’environ 5 % par rapport au modèle précédent.
