Im März 1991 wurde auf dem Genfer Automobil-Salon die jüngste Generation der S-Klasse (interne Bezeichnung: Baureihe 140) vorgestellt. Das Karosserie-Design orientierte sich an den traditionellen Mercedes-Benz typischen Stilelementen und fügte sich damit nahtlos in die homogene Formgestaltung der Pkw-Modellfamilie ein. Wie bereits bei den SL-Typen der Baureihe 129 wurde auch im Fall der neuen S-Klasse die Kühlermaske als charakteristisches Markenzeichen unter Beibehaltung der traditionellen Grundform stilistisch neu interpretiert. Bei dieser als „Plakettenkühler“ bezeichneten Variation eines klassischen Themas war die Kühlerverkleidung mit ihrem wesentlich schmaleren Chromrahmen organisch in die Motorhaube integriert; der Mercedes-Stern saß erstmals nicht mehr auf der Kühlermaske, sondern leicht nach hinten versetzt auf der Motorhaube. Insgesamt hatte die Entwicklung des Gestaltungskonzepts der neuen S-Klasse-Generation darauf abgezielt, ein hohes Maß an aerodynamischer Qualität bei gleichzeitiger Berücksichtigung maximaler Alltagstauglichkeit zu realisieren.
Wie bei den Vorgängermodellen der Baureihe 126 und Generationen von Mercedes-Benz Oberklasse-Baureihen zuvor, gab es neben der normalen Ausführung eine Variante mit verlängertem Radstand, wobei die Verlängerung von 100 mm wiederum ausschließlich der Beinfreiheit im Fond zugute kam. Auf der Motorseite standen für den Inlandsmarkt zunächst vier Aggregate zur Verfügung, von denen nur der 5,0-l-V8-Vierventiler M 119 ein alter Bekannter war. Zum Einsatz kam hier, wie im 500 E, der sogenannte „Einheitsdeck-Motor“, dessen vollelektronische Einspritzanlage Bosch „LH-Jetronic“ über einen Hitzdraht-Luftmassenmesser gesteuert wurde. Die anderen drei Motoren hatte man neu entwickelt: Der 4,2-l-Vierventil-V8 war nach dem Vorbild des 5,0-l-Triebwerks aus dem bewährten 4,2-l-Zweiventiler entstanden, und der Sechszylinder-Reihenmotor mit 3,2 l Hubraum basierte auf dem zwei Jahre zuvor eingeführten 3,0-l-Vierventiler. Als interessantes Detail am Rande sei vermerkt, dass die Typenbezeichnung der 3,2-l- und 4,2-l-Modelle nicht, wie sonst üblich, den Hubraum exakt widerspiegelte: Aus Gründen der Homogenität wurden stattdessen die Bezeichnungen 300 SE/SEL und 400 SE/SEL gewählt.
Eine völlige Neukonstruktion war der 6,0-l-V12-Motor M 120, der nicht nur den ersten serienmäßig produzierten Pkw-Zwölfzylinder von Mercedes-Benz darstellte, sondern mit einer Nennleistung von 300 kW (408 PS) zugleich als leistungsstärkster Mercedes-Benz Pkw-Motor in die Geschichte einging. Das Nenndrehmoment betrug 580 Nm und überschritt schon bei 1600 /min die 500 Nm-Marke. Wie der Sechszylinder und die beiden V8-Motoren war auch der Zwölfzylinder mit Vierventiltechnik, im Betrieb verstellbaren Einlaß-Nockenwellen sowie elektronischer Einspritzanlage mit Hitzdraht-Luftmassenmessung ausgerüstet. Bei allen Motoren stand die Minimierung der Schadstoffemissionen und des Kraftstoffverbrauches im Vordergrund. Die neue vollelektronische Zündung berechnet aus insgesamt 300 Zündkennfeldern den optimalen Zündzeitpunkt, und zwar für jeden Zylinder einzeln und an die Klopfgrenze angepasst. Weltweit als einziger Zwölfzylinder verfügte der M 120 über diese Zylinder-selektive Antiklopfregelung. Nur damit war die für eine optimale Kraftstoffausnutzung erforderliche hohe Verdichtung von 10:1 möglich.
Völlig neuartig war auch das Motor- und Antriebsmanagement, bei dem alle Steuermodule über einen gemeinsamen Datenkanal miteinander kommunizieren. Damit können die Steuergeräte gemeinsam aktiv werden. Dies wird unter anderem zur schnellen Aufheizung der Katalysatoren nach dem Kaltstart des Motors benutzt, außerdem zur Antriebs-Schlupf-Regelung und zur neuen Motor-Schleppmoment-Regelung, welche die Fahrstabilität bei Gaswegnahme auf glatter Fahrbahn sicherstellt.
Der V12 verfügte mit 7 l Volumen über die weltweit größte Katalysator-Anlage für Pkw. Sie wurde so dimensioniert, dass durch den Katalysator kein Kraftstoffmehrverbrauch auftrat und eine hohe Langzeitstabilität gewährleistet war. Durch ein neuartiges Konzept doppelwandiger und dreischichtig isolierter Auspuffkrümmer und ebenfalls doppelwandiger Zuleitungen erreichten die in einer wärmeisolierenden Quellmatte eingebetteten Keramik-Katalysatoren in extrem kurzer Zeit die optimale Betriebstemperatur.
Neben der Abgasoptimierung und -reduzierung fanden sich in der neuen S-Klasse weitere Details, die sie zum Wegbereiter einer umweltgerechten Automobilfertigung machten. Die S-Klasse läutete das Zeitalter der FCKW-freien Automobile ein und setzte Zeichen in puncto Recycling: Die verwendeten Kunststoffbauteile waren nicht nur wiederverwertbar und eindeutig gekennzeichnet, sondern darüber hinaus bereits vielfach unter Verwendung von Regranulat hergestellt. Im Jahr 1992 erhielt die S-Klasse den Umweltpreis der US-amerikanischen „Environmental Protection Agency“, den „Stratospheric Ozone Protection Award“.
Abgesehen von der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Optimierung der Umweltverträglichkeit, hatten bei der Entwicklung der neuen S-Klasse vor allem eine weitere Perfektionierung von Komfort und Sicherheit im Vordergrund gestanden. Neben vielen anderen Faktoren spielte diesbezüglich insbesondere die sorgfältige Konzeption und Abstimmung des Fahrwerks eine Rolle. Als Vorderradaufhängung fungierte eine neu entwickelte Doppelquerlenker-Vorderachse, die mit ihren wesentlichen Krafteinleitungspunkten auf einem Fahrschemel montiert war, um eine Entkoppelung der Karosserie von hör- und spürbaren Schwingungen zu erzielen. Die Hinterradaufhängung wurde von der Raumlenkerachse der anderen Pkw-Baureihen abgeleitet, hinsichtlich der Radführung jedoch grundlegend überarbeitet und entsprechend den besonderen Anforderungen der S-Klasse modifiziert. Unter Berücksichtigung der deutlich höheren Längs- und Querkräfte wurde die Lenkergeometrie neu ausgelegt; bemerkenswert ist die gekreuzte Ausführung der oberen Lenker, wodurch der Achsbauraum trotz großer Pendellänge klein gehalten werden konnte.
In puncto aktiver Sicherheit zeichneten sich die S-Klasse-Limousinen der Baureihe 140 durch außergewöhnlich guten Geradeauslauf auch auf unebener Straße, durch geringe Seitenwindempfindlichkeit, durch eine präzise arbeitende Lenkung sowie die weitgehende Unempfindlichkeit des Fahrverhaltens bei unterschiedlicher Beladung aus. Eine grundlegende Neuerung stellte das Bremssystem der Achtzylinder- und Zwölfzylindermodelle dar, bei dem mehr Bremskraft auf die hinteren Räder verlegt wurde. Dadurch konnte die Standfestigkeit der Bremsanlage erhöht und der Verschleiß an den Vorderradbremsen verringert werden.
Den besonders hohen Fahrkomfort der S-Klasse garantierten die weitgehende Reduzierung der auf den Fahrgastraum übertragenen Abrollgeräusche und -schwingungen, die Minimierung der bei Anfahr- und Bremsvorgängen auftretenden Nickbewegungen, die Reduzierung von Roll- und Wankbewegungen bei Kurvenfahrten oder unebener Fahrbahn sowie die praktisch stoßunempfindliche Lenkung. Bei den Achtzylinder- und Zwölfzylinder-Varianten kam serienmäßig eine sogenannte „Parameterlenkung“ mit geschwindigkeitsabhängigem Lenkmoment zum Einsatz, die die vom Fahrer aufzubringenden Lenkkräfte bei langsamer Fahrt, z. B. beim Einparken, reduzierte.
Bei allen Fortschritten, die hinsichtlich Fahrkomfort und aktiver Sicherheit erzielt wurden, kam aber auch die passive Sicherheit nicht zu kurz. Der bereits bei der Vorgängerbaureihe erreichte hohe Sicherheitsstandard konnte durch ein ganzes Maßnahmenbündel nochmals deutlich verbessert werden, und so bot die neue Karosseriestruktur bei allen Unfallarten noch mehr Sicherheit. Durch eine Reihe von Detaillösungen zur Entschärfung potentieller Kontaktstellen wurde auch dem Partnerschutz verstärkt Rechnung getragen.
Für hohen Bedienungskomfort sorgten die serienmäßig verfügbare Zentralverriegelung und die elektrischen Fensterheber, die ebenfalls zur Grundausstattung gehörten. Eine wesentlichen Beitrag zur Komfortverbesserung leisteten außerdem die erstmals in einer Pkw-Baureihe eingesetzten Isolierglasscheiben, die eine ganze Reihe sicherheits- und komfortrelevanter Attribute in sich vereinigen: Vermeidung von Beschlag- und Vereisungsneigung sowie Kondenswasserbildung, erhöhte Wärmeisolierung, erhöhte Dämmung gegen äußere Geräuschquellen, bessere äußere Luftumströmung und Unterbindung von Windgeräuschen an den Fensterabdichtungen.
Zwei weitere Konstruktionsdetails – abklappbare Außenspiegel und ausfahrbare Peilstäbe als Rückfahrhilfe – erleichterten dem Fahrer das Manövrieren bei engen und unübersichtlichen Platzverhältnissen. Das elektromotorisch angetriebene Abklappen der Außenspiegel nach hinten, zum Raumgewinn beim Rangieren in beengten Situationen, erfolgte durch den zentral angeordneten Schalter auf der Mittelkonsole, mit dem auch das gewohnte Verstellen der Spiegelgläser betätigt wurde. Um bei rückwärtsgerichteten Rangiermanövern den Abstand zu Hindernissen besser abschätzen zu können, waren im Fahrzeugheck rechts und links in den Kotflügeln ausfahrbare Peilstäbe eingebaut. Die 65 mm langen verchromten Stäbe wurden 2 Sekunden nach Einlegen des Rückwärtsgangs pneumatisch in vertikaler Richtung ausgefahren, und 8 Sekunden nach dem erneuten Gangwechsel wieder eingefahren.
Im Oktober 1992 wurden auf dem Pariser Autosalon die Typen 300 SE 2.8 und 300 SD vorgestellt, die das Programm der S-Klasse um zwei preisgünstigere und besonders sparsame Varianten bereicherten. Für Aufsehen sorgte der 300 SD, der zwar bereits seit Oktober 1991 in die USA exportiert wurde, nun aber als erstes S-Klasse-Dieselmodell auch im Inland erhältlich war. Angetrieben wurde der 300 SD von einem 3,5-l-Sechszylindermotor mit Abgas-Turbolader, der prinzipiell bereits vom Vorgängermodell der Baureihe 126 bekannt war, nun aber in einer überarbeiteten Version mit 110 kW (150 PS) zum Einsatz kam. Die zweite Neuvorstellung, der 300 SE 2.8, verfügte wie der 300 SE über einen Sechszylinder-Reihenmotor mit Vierventiltechnik, der ebenfalls der Motorenfamilie M 104 zugeordnet war. Die neu entwickelte 2,8-l-Variante wurde vom gleichen Zeitpunkt an auch in der Baureihe 124 verwendet und war mit einer mikroprozessorgesteuerten Einspritzanlage ausgerüstet, die nicht mehr von einem Hitzdraht-, sondern einem Heißfilm-Luftmassenmesser gesteuert wurde. Außer den beiden neuen Modellen wurden in Paris die Achtzylinder- und Zwölfzylindertypen mit überarbeiteten Motoren präsentiert. Bei allen drei Aggregaten hatte man auf die Gemischanreicherung bei Vollast verzichtet, was geringfügige Leistungseinbußen zur Folge hatte, aber dem Schadstoffverhalten zugutekam.
Im Juni 1993 wurden die Typenbezeichnungen, analog zu den anderen Baureihen des Pkw-Programms, geändert; das „S“ war nun der dreistelligen Zahl vorangestellt, und Zusätze wie „E“, „D“ und „L“ entfielen. Der 500 SE beispielweise wurde zum S 500, und der 600 SEL hieß nach dem neuen Nomenklatur-System S 600 lang. Das Typenschild auf dem Kofferraumdeckel dokumentiert seither lediglich Klassenzugehörigkeit und Hubraum; die, zumindest beim zweiten Hinschauen, ohnehin ersichtliche Karosserievariante (normaler oder langer Radstand) ist nicht mehr angegeben. Am deutlichsten änderten sich die Typenbezeichnungen der 4,2-l-Typen und der Sechszylindermodelle. Anstelle der bisherigen Zahlen, die zugunsten eines einheitlichen Erscheinungsbildes auf ganze Hunderter gerundet waren, wurden nun die dem tatsächlichen Hubraum entsprechenden Zahlen verwendet. So wurde zum Beispiel aus dem 300 SE der S 320 und aus dem 300 SD der S 350 Turbodiesel. Außer diesen rein formalen Änderungen kamen den beiden 3,2-l-Modellen auch technische Verbesserungen zugute; der bisher verbaute Motor wurde durch eine überarbeitete Version ersetzt, die bereits seit Oktober 1992 in der Baureihe 124 zum Einsatz kam und nun ebenfalls über ein Resonanz-Schaltsaugrohr und eine Einspritzanlage mit Heißfilm-Luftmassenmessung verfügte. Dadurch konnten das Drehmoment erhöht und die Leistungs- sowie Drehmomentmaxima zu niedrigeren Drehzahlen verschoben werden. In Verbindung mit einer zusätzlichen Verringerung der Reibleistung wurde der Kraftstoffverbrauch bei geringfügig verbesserten Fahrleistungen insgesamt um 7,5 % reduziert.
Traditionsgemäß werden die Limousinen der S-Klasse auch in Sonderschutz-Ausführung angeboten; zur Wahl standen die Modelle mit 5,0-l-V8- und mit 6,0-l-V12-Motor. Die Produktion beider Sonderschutz-Typen begann im Februar 1992, ein Jahr nach Hauptserienanlauf der Baureihe 140.