По желанию заказчиков Mercedes-Benz выпускал также и 6-цилиндровый дизельный двигатель Е 300 D объемом 3,0 л, обозначенный на внутреннем рынке как ОМ 606. Данная модель обладает ощутимыми преимуществами благодаря снижению шумов и вибрации. Так, шум от работы двигателя в салоне автомобиля у модели Е 300 D даже ниже, чем у модели с бензиновым рядным 6-цилиндровым двигателем.

Технически дизель Е 300 D соответствует 4-цилиндровому дизельному двигателю Е 220 D (ОМ 604) объемом 2,2 л, но в большей степени – 5-цилиндровому дизелю Е 250 D (ОМ 605): 4-клапанная головка цилиндров с форкамерой, электронно-управляемый, соединенный с CAN-шиной рядный ТНВД, 2-массовый маховик у моделей с механической коробкой передач. Коленчатый вал 6-цилиндрового двигателя имеет семь коренных подшипников. Отличительной чертой дизеля Е 300 D является регулируемая система питания воздухом, представляющая собой трехступенчатую резонансную трубу с подвижными заслонками и изменяемой в зависимости от числа оборотов длиной. Длина всасывания максимальна при низком числе оборотов, когда требуется обеспечить оптимальный наддув, и уменьшается при увеличении мощности.

Как у дизелей Е 220 D и Е 250 D, так и у Е 300 D каталитический анализатор обеспечивает экологически допустимый выброс отработавших газов. Эмиссия вредных веществ у 4-клапанных дизельных моделей меньше на одну треть по сравнению с 2-клапанными, это позволяет снизить токсичность отработавших газов на 20%.