Eine völlig neu entwickelte Fahrzeuggeneration der Oberklasse wurde im September 1972 der Öffentlichkeit präsentiert. Die erstmals offiziell so genannte "Mercedes-Benz S-Klasse" - interne Bezeichnung W 116 - löste die Baureihe 108/109 ab und umfaßte zunächst die Typen 280 S, 280 SE und 350 SE. Ein halbes Jahr später wurde die S-Klasse Limousine, parallel zum 450 SL und 450 SLC, auch mit dem hubraumstärkeren 4,5-l-V8-Motor angeboten. Zum selben Zeitpunkt erschien der Typ 450 SEL mit einem um 100 mm verlängerten Radstand; wie bei seinen Vorgängermodellen, kam der Raumgewinn der Beinfreiheit im Fond zugute. Die verlängerte Version war ab November 1973 auch als 350 SEL, ab April 1974 schließlich auch als 280 SEL erhältlich.
Eine bemerkenswerte technische Neuerung, die in Serie erstmals bei den Limousinen der Baureihe 116 realisiert wurde, war die beim C 111 erprobte Doppelquerlenker-Vorderradaufhängung mit Lenkrollradius 0 und Bremsnick-Abstützung; sie ermöglichte eine weitere Verbesserung der Fahreigenschaften. Die Hinterradaufhängung entsprach im wesentlichen der Konstruktion, die sich in den "Strich-Acht"-Typen mittlerweile seit Jahren bewährt hatte und außerdem im 350 SL verwendet wurde.
Auch hinsichtlich der Passiven Sicherheit markierte die S-Klasse den Stand der Technik: Die Vielfalt der beim 350 SL erstmals realisierten sicherheitsrelevanten Konstruktionsdetails kam selbstverständlich ohne Einschränkung auch den S-Klasse-Limousinen zugute: So befand sich der Kraftstofftank nun nicht mehr im Wagenheck, sondern war kollisionsgeschützt über der Hinterachse eingebaut; im Innenraum sorgten das stark gepolsterte Armaturenbrett, deformierbare oder versenkt angeordnete Schalter und Hebel sowie ein Vierspeichen-Sicherheitslenkrad mit Pralltopf und breiter Polsterplatte für größtmöglichen Aufprallschutz. Wichtigste Verbesserung im Vergleich zur Vorgänger-Baureihe war die noch stabilere Sicherheits-Fahrgastzelle mit versteifter Dachrahmen-Struktur, hochfesten Dachpfosten und Türsäulen sowie verstärkten Türen. Die Energieabsorption der vorderen und hinteren Knautschzone konnte durch kontrollierte Deformationsfähigkeit von Vorbau und Heckbereich deutlich erhöht werden.
Gute Sichtverhältnisse garantierten spezielle Windleitprofile an den A-Säulen, die bei Regen als Schmutzwasserrinnen dienten und die Seitenscheiben auch bei ungünstiger Witterung sauber hielten. Weitere sicherheitsrelevante Details waren die weit herumgezogenen, auch seitlich gut sichtbaren Blinker sowie großflächige Heckleuchten, die dank ihres gerippten Oberflächenprofils weitgehende Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung zeigten.
Im Mai 1975 wurde der Typ 450 SEL 6.9 als neues Spitzenmodell der Baureihe und legitimer Nachfolger des 300 SEL 6.3 präsentiert; der leistungsstarke 6,9-l-V8-Motor, entwickelt aus dem bewährten 6,3-l-Aggregat, erreichte eine Leistung von 286 PS und ein maximales Drehmoment von 56 mkg. Höchsten Fahrkomfort gewährleistete die erstmals bei einem Mercedes-Benz Pkw eingesetzte hydropneumatische Federung mit Niveauregulierung. Weitere Sonderausstattungen, die zum serienmäßigen Lieferumfang des Topmodells gehörten, waren Zentralverriegelung, Klimaanlage und Scheinwerfer-Waschanlage. Wie sein direkter Vorgänger, konnte auch der 450 SEL 6.9 auf Anhieb als voller Erfolg verbucht werden; obwohl er mehr als doppelt so teuer war wie ein 350 SE, wurden in der viereinhalbjährigen Produktionszeit 7.380 Exemplare gebaut.
Zwischen November 1975 und Februar 1976 wurde die Kraftstoff-Einspritzanlage der 2,8-l-, 3,5-l- und 4,5-l-Einspritzmotoren umgestellt, um den mittlerweile auch in den meisten europäischen Ländern verschärften Emissionsgrenzwerten besser entsprechen zu können. Von der elektronisch geregelten Bosch "D-Jetronic" wechselte man zur neu entwickelten, mechanisch geregelten Bosch "K-Jetronic". Die Umstellung war in allen drei Fällen mit geringfügigen Leistungseinbußen verbunden; beim 2,8-l- und beim 3,5-l-Motor hatte man gleichzeitig die Verdichtung etwas reduziert. Zur Wartungserleichterung erhielten die beiden V8-Motoren im Rahmen dieser Maßnahmen eine kontaktlose Transistorzündung und hydraulischen Ventilspiel-Ausgleich.
Parallel zum 2,8-l-Einspritzer wurde beim Vergasermotor ebenfalls die Verdichtung gesenkt, was auch in diesem Fall ein reduziertes Leistungspotential zur Folge hatte. Gut zwei Jahre später, ab April 1978, stand die ursprüngliche Leistung bei den drei Modellen mit Einspritzmotor wieder zur Verfügung. Beim 2,8-l-Einspritzer hatte man, im Gegensatz zur Vergaserversion, die Verdichtung auf den alten Wert angehoben; bei den beiden V8-Modellen wurde das frühere Leistungspotential im wesentlichen durch Änderungen an der Auspuffanlage erreicht.
Im Mai 1978 wurde die Modellpalette der Baureihe 116 noch einmal erweitert. Als neues Mitglied der Typenfamilie erregte der Typ 300 SD in Fachkreisen ebensoviel Aufmerksamkeit wie drei Jahre zuvor der 450 SEL 6.9, war aber am entgegengesetzten Ende der Leistungsskala angesiedelt. Angetrieben wurde das neue S-Klasse-Modell, erstmals in der Geschichte dieser Fahrzeug-Kategorie, von einem Dieselmotor. Das 3,0-l-Fünfzylinder-Aggregat, das sich in den Typen 240 D 3.0 bzw. 300 D bestens bewährt hatte, war für seine neue Aufgabe mit einem Turbolader versehen worden, der eine Leistungssteigerung auf 115 PS ermöglichte. Die Entwicklung dieser ungewöhnlichen S-Klasse Variante, die ausschließlich in den USA und Kanada angeboten wurde, hatte man mit der Zielsetzung begonnen, die von der US-Regierung neu eingeführten Verbrauchsgrenzwerte zu erfüllen. Maßgebliche Größe war dabei der sogenannte "Flottenverbrauch", eine Erfindung der Carter-Administration, die den Durchschnittsverbrauch aller angebotenen Pkw-Modelle eines Herstellers bezeichnete. Mit einem erweiterten Angebot an traditionell sparsamen Dieselmodellen konnte der Flottenverbrauch unter das gesetzliche Limit gesenkt werden.
Eine technische Innovation von richtungsweisender Bedeutung wurde ab Herbst 1978 weltexklusiv in den S-Klasse-Limousinen der Baureihe 116 angeboten: das gemeinsam mit der Robert-Bosch GmbH entwickelte Anti-Blockier-System (ABS), das die uneingeschränkte Lenkfähigkeit des Fahrzeugs auch bei einer Vollbremsung garantiert und damit einen wesentlichen Beitrag zur Aktiven Sicherheit leistet. Heutzutage fast eine Selbstverständlichkeit und auch in Kleinwagen verfügbar, war die Markteinführung des ABS seinerzeit eine echte Sensation.
Sicherheit ganz anderer Art boten die Sonderschutz-Ausführungen der Baureihe 116. Aufbauend auf den Erfahrungen, die man bei der Entwicklung des sondergeschützten 280 SEL 3.5 gesammelt hatte, konnte die Schutztechnik weiter verbessert werden. Von den Achtzylindermodellen 350 SE, 350 SEL, 450 SE und 450 SEL wurden insgesamt 292 Stück als Sonderschutz-Fahrzeuge produziert und an ausgesuchte Kunden, darunter zahlreiche staatliche Institutionen in Europa und Übersee, geliefert.
Nachfolger der ersten S-Klasse-Modellreihe wurden die im September 1979 auf der Frankfurter IAA präsentierten Typen der Baureihe 126. Die Produktion der Baureihe 116 war damit aber noch nicht beendet, sondern lief, je nach Typ, erst zwischen April und September 1980 aus. Als letztes von insgesamt 473.035 gebauten Exemplaren dieser Modellreihe passierte ein Typ 300 SD die Endabnahme im Werk Sindelfingen.
