По желание на клиентите Mercedes-Benz произвежда и 3,0-литров 6-цилиндров дизелов двигател E 300 D, обозначен на вътрешния пазар като OM 606. Този модел има осезаеми предимства поради намаляването на шума и вибрациите. Така шумът от двигателя в купето на E 300 D е дори по-нисък от този на модел с бензинов редови 6-цилиндров двигател.
Технически дизелът E 300 D отговаря на 4-цилиндровия дизелов двигател E 220 D (OM 604) с обем 2,2 литра, но в по-голяма степен - 5-цилиндров дизелов двигател E 250 D (OM 605): 4-клапанна цилиндрова глава с предкамера, електронно управлявана, CAN-свързана редова инжекционна помпа, 2-масов маховик при модели с ръчна скоростна кутия. Коляновият вал на 6-цилиндров двигател има седем основни лагера. Отличителна черта на дизеловия двигател E 300 D е регулируемата система за подаване на въздух, която представлява тристепенна резонансна тръба с подвижни амортисьори и дължина, която се променя в зависимост от скоростта. Дължината на засмукване е максимална при ниски обороти, когато е необходимо оптимално усилване, и намалява с увеличаване на мощността.
Както при дизелите E 220 D и E 250 D, така и при E 300 D, каталитичният анализатор осигурява приемливи за околната среда емисии на отработени газове. Емисиите на вредни вещества в 4-клапанните дизелови модели са по-малко с една трета в сравнение с 2-клапанните, което позволява да се намали токсичността на отработените газове с 20%.