Az AMG az új S-osztályba is ugyanazt a motort tette bele apró módosításokkal – új dugattyúk, olajpumpa, töltőlevegő-hűtő, nagyobb turbófeltöltők – mint ami az elődben is szolgált. A 2004-ben év motorjának is megválasztott hatliteres, V12-es erőforrást két turbótöltő lélegezteti, a teljesítmény tiszteletet parancsoló 612 lóerő. Ami még megdöbbentőbb, az a nyomaték: kereken 1000 Nm 2000-es fordulatszámtól, de már az alapjárat közeli 1000-es fordulatszámnál is 570 Nm áll a vezető rendelkezésére. Kézi munkával készül minden egyes motor az AMG műhelyében, az összeszerelést végző szakember neve fel is van tűntetve egy kis táblácskán. Menetdinamika tekintetében a legnevesebb szupersportkocsik szintjén van az S65 AMG, a gyorsulás 100 km/óráig 4,4 másodpercig tart, a végsebesség az elektronikusan korlátozás miatt "csupán" 250 km/óra. Gondoltak azokra is, akik a leszabályozást kivetetik az autójukból, mert a sebességmérőt 360 km/óráig kalibrálták.

Ekkora erő talán még sebességváltó nélkül is vinné a hatalmas karosszériát, de az AMG azért beépíti az ötsebességes, manuálisan is kapcsolható automatáját az S65-be. Talán nincs még egy váltó a világon, ami elviselné az irtózatos forgatónyomatékot.

A futómű az S-osztályban alapból légrugós, az AMG mindössze az Active Body Control nevű rendszert programozta át egy kissé, hogy minimálisra redukálja a karosszéria mozgásait kanyarodáskor és fékezéskor. 19 colos, elegáns könnyűfém kerekeket kapott az S65, elöl 255/40-es, hátul 275/40-es gumiabroncsokkal. A futómű legfontosabb újítása az elődhöz képest a kerámia féktárcsák bevezetése volt, amelyek elöl úszó ágyazású féknyergeket kaptak a nagyobb hatásfok és a jobb adagolhatóság érdekében. Minden bizonnyal hatásosan állítják meg a két tonnás luxuslimuzint az elöl 390 hátul 365 mm átmérőjű féktárcsák, bár a féktávról nincsenek egyelőre adatok.

Az utastér nem sokban különbözik a sima S-osztályétól, a központi vezérlőrendszer menüjét viszont kissé átalakította az AMG. A Racetimer nevű új funkció segítségével a sofőr mérheti köridejét a versenypályán, de az okos program az átlagidőt, a körben elért legmagasabb sebességet is számítja, és a felváltásra is figyelmezteti a vezetőt.