A Mercedes-Benz substituiu o Typ 290 em 1937, quando revelou a nova linha Typ 320, que oferecia uma melhor relação potência-peso e ampla escolha de carroceria.
Como o 290, o 320 estava disponível com duas distâncias entre eixos e algumas formas, ou apenas como um chassi simples. Além do sedã e do conversível de duas portas, a montadora ofereceu um conversível de quatro portas com vidros laterais removíveis.

Graças à sua longa distância entre eixos de 3,3 m (130”), o Tourenwagen apresentava um compartimento do motor longo com um par de rodas sobressalentes montadas nas laterais. Quando o motorista o abriu completamente, o carro lembrava os veículos estilo torpedo dos anos 20, com o teto removível dobrado atrás da cabine. Pelo mesmo motivo, a montadora instalou um conjunto de degraus laterais entre os para-lamas dianteiro e traseiro.

A Mercedes-Benz colocou dois bancos revestidos de couro no carro para até cinco ocupantes. O dianteiro era largo o suficiente para três adultos, mas a alavanca de câmbio montada no piso impedia um terceiro passageiro do meio. Uma melhoria significativa para o carro foi a adição de um medidor de temperatura do líquido de arrefecimento. A montadora montou no painel de instrumentos ao lado do velocímetro e tacômetro.

O modelo de 1938 do W142 Typ 320 foi a última evolução em relação ao modelo 290.
Ele apresentava melhorias para conforto e eficiência de alta velocidade.

O Typ 320 apresentava um motor de 3,2 litros no início, em fevereiro de 1937, quando foi exibido na Exposição Internacional de Automóveis e Motos em Berlim. Com ele, a marca fechou uma lacuna no mercado entre veículos de médio porte e veículos de maior formato. Suspeita-se que a versão de quatro portas com carroceria aerodinâmica tenha sido projetada por Spohn, um dos mais prolíficos construtores de carroceria de formato aerodinâmico da época.

O motor inicial de 3,2 litros apresentava 12 contrapesos para o virabrequim, para reduzir as vibrações do motor. A solução funcionou e o motor funcionou sem problemas. O antigo carburador de corrente ascendente foi substituído por dois carburadores de corrente descendente. A transmissão de 4 velocidades com função de overdrive anteriormente usada (era, na verdade, uma caixa de três velocidades), foi substituída por uma caixa de 4 velocidades totalmente sincronizada fornecida pela empresa ZF. A quarta marcha tinha relação de 1:1, o que fazia o motor rodar 26% mais baixo que a versão anterior, na mesma rotação. Isso tornou o Typ 32 W142 IV mais rápido e com melhor eficiência de combustível. No final de 1938, devido à escassez de combustível de alta octanagem, a cilindrada do motor foi aumentada para 3,4 litros, a fim de manter os mesmos 78 cv.

O chassi apresentava uma suspensão dianteira independente com uma mola de lâmina transversal. Na parte superior, a roda estava presa a um braço de suspensão que repousava sobre uma mola helicoidal na parte interna. O eixo oscilante traseiro de dupla articulação tinha duas molas helicoidais de cada lado, uma atrás da outra. Amortecedores do tipo alavanca hidráulica de ação dupla foram instalados nos eixos dianteiro e traseiro.

Em 1937, o envelhecido Mercedes-Benz 290 foi substituído pelo mais novo 320.
Por fim, os clientes poderiam ter mais poder para a marca alemã de luxo e uma escolha mais ampla de carrocerias.

Como seu antecessor, o 320 foi oferecido com duas distâncias entre eixos e estava disponível em mais formas. Para aqueles que queriam ir para um carro-construtor personalizado, a Mercedes-Benz ofereceu o carro como um chassi. O Cabriolet B foi uma das melhores versões conversíveis construídas internamente pela montadora alemã.

Com uma longa distância entre eixos de 3,3 m (130”), o Cabriolet B apresentava um capô longo com rodas sobressalentes montadas na lateral e para-lamas longos e arqueados. Os faróis foram montados entre os para-lamas e o compartimento do motor, não necessitando mais de uma barra como era para o modelo 290. Na parte de trás, havia um baú de travamento.

No interior, o carro tinha dois assentos na frente e um banco na traseira. O painel de instrumentos apresentava um medidor de temperatura do líquido de arrefecimento. Todos os três mostradores foram instalados no meio do painel. Um grande volante de quatro raios aumentou a aparência luxuosa do carro.

Antes de 1938, o motor era um seis em linha com um deslocamento de 3,2 litros. Devido à esperada escassez de qualidade do combustível, em 1938 o motor foi aumentado para 3,4 litros, mas sem diminuir a potência. A caixa de câmbio era manual de 4 velocidades e uma alavanca separada para uma marcha alta, necessária para o cruzeiro em rodovia, com uma relação de 1: 0,73.

O Typ D foi lançado como uma extensão do Cabriolet B, com configuração de quatro portas e capacidade de passageiros maximizada de até quatro.
O pilar B, que faltava no modelo B, foi reintroduzido neste esportivo de quatro lugares. Elementos de estilo foram continuados de seus irmãos, como o design da carroceria completo com o pára-brisas dividido. Embora o volume do porta-malas não fosse exatamente a força do veículo, ele oferecia espaço suficiente para duas pessoas. Ao contrário de alguns de seus companheiros estáveis, o modelo D estava disponível com a opção de duas unidades a gasolina com 3,2 L e 3,4 L, respectivamente.

O typ 320 N Kombinationswagen era o irmão “mais suave” do N Coupe.
Mais suave por causa de sua capota de lona real e não por causa de um interior de marshmallow e cobertura de chocolate no painel, embora, fosse esse o caso, provavelmente teria sido um favorito entre os amantes de doces. O carro segue o mesmo padrão de design de seu companheiro estável de capota rígida, bem como peças internas, incluindo a popular unidade a gasolina de 6 linhas retas. O para-brisa dividido foi mantido enquanto os suportes das rodas sobressalentes foram movidos para a extremidade traseira, contribuindo para o visual mais fresco e enxuto do carro.

O 320 N Kombinations-Coupe é o carro transformador dos anos 30 com acionamento de 2 modos como cupê ou cabriolet.
O design foi um passo adiante, com o veículo recebendo uma carroceria mais aerodinâmica, completa com linhas laterais onduladas e soleiras das portas e pára-lamas dianteiros/traseiros perfeitamente interligados. Apenas a extremidade dianteira com aberturas laterais de duas fileiras e o design das rodas foram transferidos dos modelos regulares. Embora o carro possa passar facilmente como um cupê, na verdade ele possui uma capota rígida removível cuidadosamente camuflada para os entusiastas da condução aberta. Embora o veículo tenha sido visualmente renovado, foi alimentado pelo mesmo motor a gasolina de 78 cv de 6 cilindros em linha.

O tipo 320 Limousine pode ser descrito como um carro gordinho.
Elegante, no entanto, mas gordinho. Por razões mais de segurança do que de estilo, as linhas do carro foram engrossadas, especialmente ao redor da cabine, contribuindo para a aparência robusta geral deste quatro lugares. A extremidade dianteira viu uma ligeira diminuição no tamanho e a adição de várias aberturas laterais semelhantes a guelras, enquanto o teto recebeu um grande teto panorâmico deslizante operado manualmente que antecedeu o nascimento ulterior do tipo de teto solar Targa. Mais elegante que o sedã, o interior do carro também foi atualizado para atender às possíveis demandas dos proprietários.