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.