Новинка оснащена 4,0-литровым бензиновым двигателем V8 мощностью 603 л.с и крутящим моментом 900 Нм. Он сочетается с 9-ступенчатым «автоматом» и полным приводом. Задние колеса дополнительно приводятся электромотором с характеристиками 188 л.с. и 320 Нм. Его питает литиевый аккумулятор емкостью 13,1 кВт*ч, заряд которого можно восполнить от внешнего источника электричества. При торможениях электромотор работает в режиме генератора и компенсирует часть потраченной энергии.
Разгон 0-100 км/ч автомобиль осуществляет за 3,2 секунды, максимальная скорость ограничена 250 км/ч. За доплату производитель поднимет порог скорости до 290 км/ч.
Mercedes-AMG S63 E Performance оборудован активными пневмоподвеской, стабилизаторами поперечной устойчивости, опорами двигателя, а также поворотными механизмами задних колес. Машина способна изменять высоту положения шасси в зависимости от условий движения, компенсировать крены в поворотах, демонстрировать высокую устойчивость в поворотах и улучшенную маневренность.