W126 oli uusi S-luokan Mercedes, joka esiteltiin vuoden 1979 lopussa. Sarja oli uusi esikuva muille autonvalmistajille seuraavaksi kymmeneksi vuodeksi. Sarjan suunnittelu oli käynnistetty ennen öljykriisiä, ja taloudellisuuteen oli kiinnitetty erityistä huomiota. Ilmanvastuskerroin (0,36) oli 14 % edeltävää W116-mallia alempi. Auto oli myös aikaisempaa kevyempi.

Malleina olivat 280 S (156 hv), 280 SE/SEL (185 hv), 380 SE/SEL (218 hv) ja 500 SE/SEL (240 hv). SEL-mallit olivat 14 cm pidempiä. 60 prosenttia ostajista valitsi V8-moottorin (380/500). Näiden mallien lisäksi valmistettiin S-luokan dieselmallia 300 SD Turbo, jota myytiin vain USA:ssa. Uusi automaattivaihteisto oli nelivaihteinen, mutta ei erityisen sivistynyt käytökseltään.

Syksyllä 1981 esiteltiin S-luokan nelipaikkainen coupe-malli SEC, joka oli tavallaan SLC:n seuraaja. Mallit olivat 380 SEC ja 500 SEC. Ne olivat ylellisiä ja huoliteltuja loistoautoja. Uutta oli istuimeen kiinnitetty turvavyöjärjestelmä. SEC oli monista kilpailijoistaan poiketen käytännöllinen auto, joka soveltui ympärivuotiseen käyttöön ja jokapäiväiseen ajoon. Siinä oli iso tavaratila kunnollinen takapenkki, jossa oli erillinen istuin kahdelle. 

Syksyllä 1985 oli vuorossa laaja uudistus. Vaativat asiakkaat olivat jääneet kaipaamaan edellisen mallisarjan 6,9-litraisen moottorin tehoa. Heille tarjottiin nyt malleja 560 SEL ja SEC, "koska uudesta mallista 6,9-litraisella moottorilla olisi tullut liian nopea". 5,6-litraisessa moottorissa oli hevosvoimia 300 ja huippunopeutta täydet 250 km/h, joka oli saksalaisten valmistajien sopima maksiminopeus. 280 S ja SE/SEL korvattiin malleilla 260 SE ja 300 SE/SEL, ja 3,8-litrainen V8-moottori kasvatettiin sylinterin halkaisijaa lisäämällä 4,2-litraiseksi (218 hv). Myös 500-mallien tehoa lisättiin 245 hevosvoimaan. Renkaat kasvoivat 15-tuumaisiksi ja sivuhelmojen aaltopeltimäinen suojalista korvattiin sileällä.

S-luokka W126 oli yksityiskohtia myöten hyvin suunniteltu auto. Ajettavuus oli yllätyksetön. Jousitus oli suunniteltu nopeaan ajoon ja pienillä nopeuksilla se oli melko kova.  Auto oli myös äänetön nopeassakin ajossa. Kokoonsa nähden auto oli huomattavan ketterä. Sisätiloissa vaivana oli mataluus etenkin kattoluukulla varustetuissa autoissa. 

Keväällä 1991 esiteltiin uusi mahtava S-luokka (W140). Se tuli markkinoille maailmanlaajuisen laman ja ympäristökeskustelun keskelle, ja se kohtasi ankaraa kritiikkiä massiivisuudestaan.