Mercedes-Benz ersetzte den Typ 290 im Jahr 1937, als es die neue Typ 320-Reihe vorstellte, die ein besseres Leistungsgewicht und eine umfangreiche Auswahl an Karosserien bot.
Wie der 290 war der 320 mit zwei Radständen und einigen Formen oder nur als nacktes Chassis erhältlich. Neben der Limousine und dem zweitürigen Cabriolet bot der Autohersteller ein viertüriges Cabriolet mit abnehmbaren Seitenfenstern an.

Dank seines langen Radstands von 3,3 m (130”) verfügte der Tourenwagen über einen langen Motorraum mit zwei seitlich montierten Ersatzrädern. Die Scheinwerfer waren in kugeligeren Gehäusen untergebracht, die auf Gussbeinen direkt an den vorderen Kotflügeln befestigt waren. Wenn der Fahrer es vollständig öffnete, ähnelte das Auto den Torpedo-Fahrzeugen aus den 20er Jahren, mit dem abnehmbaren Dach, das hinter der Kabine gefaltet war.Die kürzeren hinteren Kotflügel machten den Weg für die Hintertür frei und erleichterten den Ein- und Ausstieg für die Rückseite -Sitzpassagiere Aus dem gleichen Grund installierte der Autohersteller eine Reihe von Trittbrettern zwischen den vorderen und hinteren Kotflügeln.

Für bis zu fünf Insassen hat Mercedes-Benz zwei lederbezogene Sitzbänke in das Auto eingebaut. Der vordere war breit genug für drei Erwachsene, aber der am Boden montierte Schaltknüppel verhinderte einen dritten mittleren Passagier. Eine wesentliche Verbesserung für das Auto war das Hinzufügen einer Kühlmitteltemperaturanzeige. Der Autobauer montierte es auf der Instrumententafel neben Tachometer und Drehzahlmesser.

Das 1938er Modell des W142 Typ 320 war die letzte Weiterentwicklung des Modells 290.
Es enthielt Verbesserungen für Komfort und Hochgeschwindigkeitseffizienz.

Der Typ 320 hatte zunächst einen 3,2-Liter-Motor, als er im Februar 1937 auf der Internationalen Automobil- und Motorrad-Ausstellung in Berlin gezeigt wurde. Damit schloss die Marke eine Marktlücke zwischen Fahrzeugen der Mittelklasse und Fahrzeugen des größten Formats. Es wurde vermutet, dass die viertürige Version mit stromlinienförmiger Karosserie von Spohn entworfen wurde, einem der produktivsten Erbauer von aerodynamisch geformten Karosserien dieser Zeit.

Der ursprüngliche 3,2-Liter-Motor verfügte über 12 Gegengewichte für die Kurbelwelle, um Motorvibrationen zu reduzieren. Die Lösung funktionierte und der Motor lief reibungslos. Der bisherige Steigstromvergaser wurde durch zwei Fallstromvergaser ersetzt. Das zuvor verwendete 4-Gang-Getriebe mit Overdrive-Funktion (es war eigentlich ein Dreiganggetriebe) wurde durch ein vollsynchronisiertes 4-Gang-Getriebe der Firma ZF ersetzt. Der vierte Gang hatte ein Übersetzungsverhältnis von 1:1, wodurch der Motor bei gleicher Drehzahl um 26 % niedriger lief als bei der Vorgängerversion. Das machte den Typ 32 W142 IV schneller und sparsamer. Ende 1938 wurde aufgrund des Mangels an hochoktanigem Kraftstoff der Hubraum des Motors auf 3,4 Liter erhöht, um die gleichen 78 PS zu halten.

Das Fahrgestell war mit einer unabhängigen Vorderradaufhängung mit einer Querblattfeder ausgestattet. Oben war das Rad an einem Querlenker befestigt, der innen auf einer Schraubenfeder ruhte. Die hintere Zweigelenk-Pendelachse hatte auf jeder Seite zwei Schraubenfedern hintereinander. Sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterachse wurden doppelt wirkende hydraulische Hebeldämpfer installiert.

1937 wurde der in die Jahre gekommene Mercedes-Benz 290 durch den neueren 320 ersetzt.
Endlich könnten die Kunden mehr Leistung für die deutsche Luxusmarke und eine größere Auswahl an Karosserien haben.

Wie sein Vorgänger wurde der 320 mit zwei Radständen angeboten und war in mehr Formen erhältlich. Für diejenigen, die sich für einen individuellen Karosseriebauer entscheiden wollten, bot Mercedes-Benz das Auto als Fahrgestell an. Das Cabriolet B war eine der besten Cabrio-Versionen, die der deutsche Autohersteller im eigenen Haus gebaut hat.

Mit einem langen Radstand von 3,3 m (130”) verfügte das Cabriolet B über eine lange Motorhaube mit seitlich angebrachten Ersatzrädern und langen gewölbten Kotflügeln. Die Scheinwerfer wurden zwischen den Kotflügeln und dem Motorraum montiert, sodass keine Stange mehr wie beim Modell 290 erforderlich war. Hinten war ein abschließbarer Kofferraum.

Im Inneren des Wagens befanden sich vorne zwei Sitze und hinten eine Bank. Die Instrumententafel war mit einer Kühlmitteltemperaturanzeige ausgestattet. Alle drei Zifferblätter wurden in der Mitte des Armaturenbretts installiert. Ein großes Lenkrad mit vier Speichen verstärkte das luxuriöse Aussehen des Autos.

Vor 1938 war der Motor ein Reihensechszylinder mit 3,2 Liter Hubraum. Aufgrund der erwarteten Kraftstoffknappheit wurde der Motor 1938 auf 3,4 Liter vergrößert, ohne jedoch die Leistung zu verringern. Das Getriebe war ein 4-Gang-Schaltgetriebe und ein separater Hebel für einen hohen Gang, der für das Fahren auf der Autobahn benötigt wurde, mit einer Übersetzung von 1: 0,73.

Der Typ D wurde als Erweiterung des Cabriolet B mit einer viertürigen Konfiguration und einer maximalen Passagierkapazität von bis zu vier Personen auf den Markt gebracht.
Die beim B-Modell fehlende B-Säule wurde bei diesem sportlichen Viersitzer wieder eingeführt. Stilelemente wurden von seinen Geschwistern übernommen, wie das Karosseriedesign mit der charakteristischen geteilten Windschutzscheibe. Das Kofferraumvolumen war zwar nicht ganz die Stärke des Fahrzeugs, bot aber genügend Platz für Gepäck für zwei Personen. Im Gegensatz zu einigen seiner Stallkameraden war das D-Modell mit einer Auswahl von zwei Benzineinheiten mit 3,2 l bzw. 3,4 l Hubraum erhältlich.

Der Typ 320 N Kombinationswagen war der “weichere” Bruder des N Coupés.
Weicher wegen seines tatsächlichen Verdecks und nicht wegen eines Marshmallow-Interieurs und einer Schokoladenglasur auf dem Armaturenbrett, obwohl es in diesem Fall wahrscheinlich ein Favorit unter Süßigkeitenliebhabern gewesen wäre. Das Auto folgt dem gleichen Designmuster wie sein Hardtop-Stallkamerad sowie Innenteile, einschließlich des beliebten 6-Zylinder-Benzinmotors. Die geteilte Windschutzscheibe wurde beibehalten, während die Reserveradhalterungen zum Heck verschoben wurden, was zum frischeren, schlankeren Aussehen des Autos beitrug.

Das 320 N Kombinations-Coupe ist das Trafo-Auto der 30er Jahre mit 2-Stufen-Antrieb als Coupé oder Cabriolet.
Das Design wurde einen Schritt weiter gebracht, indem das Fahrzeug eine stromlinienförmigere Karosserie mit geriffelten Seitenlinien und makellos miteinander verbundenen Türschwellern und vorderen/hinteren Kotflügeln erhielt. Lediglich die Frontpartie mit doppelreihigen Seitendüsen und Raddesign wurde von den regulären Modellen übernommen. Während das Auto problemlos als Coupé durchgehen kann, verfügt es tatsächlich über ein sorgfältig getarntes abnehmbares Hardtop für Liebhaber des offenen Fahrens. Obwohl das Fahrzeug optisch überarbeitet wurde, wurde es von dem gleichen 6-Reihen-Benzinmotor mit 78 PS angetrieben.

Die Typ 320 Limousine kann man als pummeliges Auto bezeichnen.
Elegant, aber pummelig. Aus Gründen, die eher die Sicherheit als das Design betreffen, wurden die Linien des Autos verdickt, insbesondere um die Kabine herum, was zum insgesamt robusten Erscheinungsbild dieses Viersitzers beitrug. Das vordere Ende wurde leicht verkleinert und mit mehreren kiemenartigen Seitenschlitzen versehen, während das Dach ein großes manuell betätigtes Panorama-Schiebedach erhielt, das vor der Geburt des Targa-Schiebedachtyps stand. Eleganter als die Limousine, wurde auch der Innenraum des Autos aktualisiert, um den Anforderungen möglicher Besitzer gerecht zu werden.