Osmi-válcový agregát o obsahu 3996ccm dopován dvojicí turbodmychadel je výsledkem dlouhodobé práce automobilky, díky čtyř ventilové technice, zvýšenému tlaku vstřikování a dokonalému spalování vyvine jednotka sílu 235kw / 320k, s kroutícím momentem 730Nm již v 2.000 ot/min dokáže těžký mamut zrychlit na stokilometrovou rychlost za pouhých 6,6s. Maximálka je tradičně omezena na 250 km/h. Výrobce uvádí kombinovanou spotřebu 9,6 l/100km, což s nádrží na 90l znamená dojezdnost téměř 1000km.
420 CDI je standartně vybavena bezúdržbovým filtrem pevných částic, který snižuje emisní limity až na hodnoty nejpřísnějších norem EU4. Tichý chod motoru je spjat se sekvenční převodovkou 7G-tronic s možností řazení na volantu. Ani u modelu 420 CDI nechybí pneumatické pérování Airmatic s adaptivními tlumiči ADS.