En 1939, Mercedes-Benz a commencé à travailler sur le remplacement de la 540K, connue en interne sous le nom de W129 mais censée être introduite comme la 580K. Le moteur a de nouveau été agrandi à 5,8 litres, avec des puissances allant jusqu'à 130 / 200 ch, sans ou avec la suralimentation activée. Plusieurs prototypes ont été construits et revêtus de la carrosserie exclusive Spezial Roadster ou de coupés tout aussi extraordinaires. Ils ont été mis à l'essai jusqu'en 1940, lorsque les nécessités de la guerre ont mis fin au programme. Il est intéressant de noter que les toutes dernières unités jamais construites dans cette série étaient des véhicules blindés construits sur le châssis 540K sur demande spéciale des autorités du IIIe Reich, les derniers véhicules étant livrés en 1944.