Az S-osztályban bemutatkozott konnektoros hibrid technológia egy újabb modellben, a jóval elérhetőbb C-osztályban folytatja pályafutását. 
Fontos újdonság, hogy a hajtáslánc benzines komponense eldobta két hengerét, de gyengének így sem nevezhető az autó. A közvetlen befecskendezéses, kétliteres, négyhengeres benzinmotor önmagában 211 lóerőre és 350 Nm nyomatékra képes. A villanymotor azonos adatai 60 kW (82 LE) és 340 Nm. 
A teljes rendszerteljesítmény 279 LE, a kombinált forgatónyomaték 600 Nm. Mindehhez 2,1 literes átlagfogyasztás és akár 30 kilométernyi tisztán elektromos üzemmód társul, akár kombi karosszériával. Ha még ez sem volna eléggé meggyőző, a C 350 PHEV mindkét karosszériatípussal alapáron kínálja a légrugózást, valamint az álló helyzeti elő-klimatizálási funkciót. 
Ezzel a tavaly bevezetett C 300 BlueTEC Hybriddel együtt kettőre nőtt a hibrid C-osztályok száma, a Mercedes hibridflottája pedig immár hat tagot számol. 
Az új modell akkumulátora egy 6,2 kWh kapacitású, nagyfeszültségű, lítium-ion egység. A vízhűtésű akkucsomag nagyjából egy mázsát nyom, és a csomagtartó helyett a hátsó tengely alatt, acéllemezből készült tokban helyezték el, így jobb a tömegeloszlás, és a csomagtér kapacitása is szerényebb mértékben csorbul: a szedán 480 helyett 335, a kombi 490 helyett 350 liternyi pakkot tud még magával szállítani. Az utóbbi esetben az ülések változatlanul síkba fektethetők; ilyenkor 1370 liter (1510 helyett) áll rendelkezésre.
Hálózatról, egyedi töltővel akár 105 perc alatt teljesen feltölthető az akku; normál háztartási aljzatból 2-3,5 órát vesz igénybe a folyamat. A hajtáslánc beállítható intenzív akkutöltésre, illetve a töltés kímélésére is.
Az erőforráshoz hétfokozatú automata sebességváltó csatlakozik, összesen ötféle üzemmóddal, köztük a kézi kapcsolás lehetőségével. A benzin- és a villanymotor között plusz tengelykapcsoló található, amely elektromos üzemmódban leválasztja a hajtásláncról a belsőégésű komponenst. A benzinmotoros elindulást egy másik kuplung teszi lehetővé.
Az autó 5,9 másodperc alatt éri el a 100 km/óra sebességet, a végsebesség 250 km/óra. Kombiként valamivel lomhább a C 350 PHEV, a gyorsulási érték 6,2 mp, a végsebesség 245 km/óra. A 2,1 literes átlagfogyasztás elérésében segít az új, úgynevezett haptikus gázpedál, amely két fontos funkciót kínál. Az egyik, hogy egy bizonyos nyomáspont elérésekor automatikusan beindítja a benzinmotort, a vezető tehát jól érzi, hogy meddig gyorsíthat tisztán elektromos üzemben. A másik pedig egy visszajelző funkció: amennyiben az adaptív tempomat radarja lassabb autót észlel a C-osztály előtt, a rendszer jelzi a vezetőnek, hogy érdemes levennie a lábát a gázról; ilyenkor a követési távolság változásától függően szabadon futva vagy a fékenergiát visszanyerve halad tovább az autó.
A C 350 Plug-in Hybrid mindkét hűtőmaszkkal (sportos, integrált csillaggal, és elegáns, fent meredező csillaggal) rendelhető; opcióként statikus és intelligens, dinamikus LED fényszóróval is felszerelhető. Alapáras a fáradtságfigyelő és az ütközést megelőző rendszer.
A konnektoros C-osztály 2016 nyarától kapható.