Mercedes-Benz S-Class S580e AMG Premium은 3.0리터 직렬 6기통 터보차저 가솔린 엔진을 탑재해 367마력과 500Nm 토크를 발휘하며, 150마력의 전기 모터가 480Nm의 토크를 추가 제공합니다. 시스템 총 출력은 510마력, 750Nm로 9단 자동 변속기(9G-Tronic)와 함께 작동하며, 0–100km/h 가속은 단 5.2초, 최고 속도는 250km/h입니다. 연료탱크 용량은 67리터이며, 전기 모드(EV)로는 1회 충전 시 WLTP 기준 94–113km 주행 가능합니다. 주요 기능으로는 멀티빔 LED 헤드램프, 조향 각도에 따라 움직이는 ALS 어댑티브 헤드라이트, 자동 하이빔 기능이 포함됩니다. Handsfree 트렁크 기능을 통해 손쉽게 트렁크를 열 수 있으며, AMG 바디 스타일링 키트와 20인치 AMG 멀티 스포크 알로이 휠이 스포티한 외관을 완성합니다. 실내에는 12.8인치 OLED 센터 디스플레이, 운전자 지문 인식 기능, 64가지 색상의 프리미엄 앰비언트 라이트가 탑재되어 있습니다. 전좌석 무선 충전 지원 및 파워 클로징 도어로 편리함을 더했으며, 사운드는 15개의 고급 스피커가 탑재된 Burmester® 3D 서라운드 사운드 시스템으로 제공됩니다. 뒷좌석 승객은 MBUX 태블릿을 통해 차량 기능을 제어할 수 있으며, 원격 엔진 스타트를 통해 스마트폰으로 사전 냉방이 가능합니다. 안전 사양에는 Driving Assistance Package가 포함되어 있으며, 주요 기능으로는 Active Distance Assist DISTRONIC, Active Lane Keeping Assist, Active Steering Assist (손 놓기 경고 포함), Active Emergency Stop Assist, 차량·자전거·보행자 감지 기능이 있는 Active Brake Assist가 있습니다. 또한 Active Blind Spot Assist, 하차 경고 시스템, 교통 표지판 인식, 졸음 운전 경고 시스템(ATTENTION ASSIST), PRE-SAFE® 시스템(전방, 측면 PRE-SAFE® Impulse Side, 후방 PRE-SAFE® Rear)이 탑재되어 있습니다. ADAPTIVE BRAKE 시스템은 HOLD 기능 및 언덕 출발 보조(Hill-Start Assist)를 지원합니다.