De zuinige 2,1-liter viercilinder biturbo-dieselmotor met een vermogen van 204 pk wordt gekoppeld aan een krachtige hybridemodule. De 20 pk-elektromotor bevindt zich tussen de verbrandingsmotor en de 7G-Tronic automatische transmissie. De elektromotor ondersteunt de dieselmotor bij het optrekken (‘boost-effect’) en wordt als generator voor het terugwinnen van remenergie gebruikt. Daarnaast is hij geschikt voor elektrisch rijden. Volgens voorlopige berekeningen verbruikt de E 300 BlueTec Hybrid slechts 4,5 liter per honderd kilometer, wat neerkomt op een CO2-uitstoot van minder dan 120 gram per kilometer.