与上一代车型提供3.0L、3.5L和5.5L三种丰富动力选择不同，新一代的奔驰ML只保留了3.5L动力系统。新一代3.5L排量的BlueDIRECT汽油直喷发动机，动力输出增加，最大功率和扭矩较之前分别提升了25kW和20Nm，而百公里综合油耗却有所降低。

　　它所搭载的新款6缸发动机在尺寸和重量上都较之前进一步优化，减少了发动机的能量损耗，降低了油耗，奔驰BlueEFFICIENCY蓝色效能环保的理念得到了坚持。它的最高输出功率225kW（306ps)/6500rpm，最大扭矩370Nm/3500-5250rpm。

　　虽然在数据上它的进步明显，不过3.5L排量的自然吸气发动机拖动这部2吨多的车辆实际上并不算轻松。它在中高转速区间动力更充实，后劲更显浑厚，但是起步或是从匀速行驶开始加速超车的过程却无法避免地表现出了稍许的柔弱感。

　　7速自动变速器已经很好地捋顺了加减档的过程，平顺的舒适感依然是奔驰最突出的优势之一。方向盘旁边的怀档形式依然保留，换档拨片可以增加不少驾驶的乐趣，一定程度上也弥补了动力上保守的劣势。

　　全新ML350底盘的钢制悬挂首次装备可调减震系统。在一些不平的道路上常规行驶或在低速越野行驶中，系统保持柔和响应，并过滤掉更多的震动和颠簸，此时的驾乘舒适感更好。

　　在更激烈一些的驾驶时，减震器可以增加一定的刚性，以确保更出色的操控表现和行驶稳定性。而两者状态间的转变，只需要驾驶者操作中央扶手旁的按钮，在舒适和运动模式间切换。当然，高配车款还会根据驾驶模式的选择，来通过空气悬挂调节车身高低，确保在激烈驾驶中以更低的重心换来更好的稳定感。

　　全新ML350的轴距虽然与老款一样，但是轮距加大了：前轮增加了13mm，后轮增加了25mm，使得弯道中的转向性能更好。