В 1939 г. объём компрессорного двигателя Mercedes-Benz 540K был увеличен до 5.8 л, а его мощность достигла 200 л.с. В результате модель была переименована в Mercedes-Benz 580K (W129). В каталоге остались те же типы кузовов, что и у предшественников, но все они получили более обтекаемые крылья. В связи с началом Второй мировой войны было построено не более 12-ти экземпляров 580K, из них известен только один сохранившийся до наших дней.