Typ Version I

Der erste C 111 wurde 1969 fertiggestellt. Er hatte eine Karosserie aus glasfaserverstärktem Kunststoff und einen Dreischeiben-Wankelmotor mit Benzineinspritzung als Mittelmotor. Monatelang wurden heimliche Fotos von Erlkönigen in den einschlägigen Fachzeitschriften wie auto motor und sport publiziert und Mutmaßungen angestellt über die heimliche Entwicklung eines Mercedes-Supersportwagens und dessen Leistungsdaten. Die Karosserie des ersten C 111 glich eher einer Notlösung und weniger einem Designmodell, wie man es von der damals noch allgemein als perfektionistisch veranlagt geltenden schwäbischen Autoschmiede erwartete; dennoch führte dies zu Spekulationen ungeahnten Ausmaßes: Bereits kurz nach der Veröffentlichung von Fotos, die einen Mittelmotorwagen mit den legendären, an den 300 SL erinnernden Flügeltüren zeigten, trafen in Untertürkheim die ersten Bestellungen ein, denen sogar unterschriebene Blankoschecks beigelegt wurden. Aber die mangelnde Qualität der Verarbeitung – die Kunststoffkarosserie wurde von einer externen Waggonfabrik gefertigt – und die mangelnde Standfestigkeit des Dreischeibenmotors standen von Anfang an einer Serienfertigung im Wege.

Typ Version II

Der heute in der Öffentlichkeit bekannteste C 111-II wurde im März 1970 auf der Internationalen Automobil-Ausstellung in Genf vorgestellt. Die Karosserie wurde zur Verringerung des Auftriebs an der Vorderachse und zur Verbesserung der Kühlung vollständig überarbeitet. Während zeitgenössische Rennsportwagen wie der Porsche 917-10 oder Lola T70 auf der Rennstrecke nicht ohne Spoiler und Flügel auskamen, rühmte sich die Daimler-Benz AG, die erforderlichen Abtriebswerte allein aufgrund intelligenten Designs zu erreichen. Der C 111-II hatte einen vierrotorigen Wankelmotor der KE-Serie mit einem Radius von 99 mm, einer Mantelbreite von 75 mm, einer Exzentrizität von 15 mm und einer Äquidistante von 4 mm. Das entspricht einem Kammervolumen von rund 600 cm³ und einem Arbeitsvolumen von 4,8 Liter. Der freisaugende Motor mit mechanisch geregelter Benzindirekteinspritzung ist mit ε=9,3 verdichtet. Er liefert ein maximales Drehmoment von 433 N·m bei 5000/min (entsprechend einem mittleren Arbeitsdruck von 1,13 MPa) und erzeugt eine Leistung von 257 kW (350 PS) bei 6000/min. Damit erreichte er eine Höchstgeschwindigkeit von 290 km/h.

Mercedes-Benz entschied sich aufgrund von Problemen mit der Standfestigkeit und Lebensdauer sowie aufgrund der beschriebenen Qualitätsmängel in der Fertigung gegen eine Serienfertigung. Man entschied, den C 111 nur noch intern als Versuchsträger zu nutzen und experimentierte als Nächstes mit Dieselmotoren. Hauptgrund dafür war die Ölkrise 1973. Dafür wurde der C 111-II mit einem Fünfzylinder-Turbodieselmotor (Mercedes-Benz OM 617) mit einer Leistung von 140 kW (190 PS) und einem Hubraum von 3 Litern ausgestattet. Der so umgerüstete Wagen hatte die Seriennummer 31. Er brach am 12. Juni 1976 alle Geschwindigkeits- und Beschleunigungsrekorde für Dieselmotoren.

Der C 111-II brach auf dem Hochgeschwindigkeitskurs im süditalienischen Nardò (siehe Tabelle) 16 Rekorde, davon 13 für Dieselfahrzeuge; beispielsweise wurde eine Dauerfahrt über 10.000 Meilen mit einem Durchschnittstempo von 252 km/h absolviert.

Typ Version III

Eine nochmals überarbeitete Version des C 111 erreichte 1978 in Nardò die 320-km/h-Marke und erzielte dort während einer zwölfstündigen Fahrt eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 316 km/h. Durch eine erhebliche aerodynamische Überarbeitung der Karosserie erzielte der C 111-III einen ${\displaystyle c_{\mathrm {w} }}$-Wert von 0,183.

Die Leistung des Fünfzylinder-Turbodieselmotors wurde zu Lasten der Lebensdauer weiter erhöht. So hatte man den Ventilsitzwinkel extrem spitz ausgeführt, um den Strömungswiderstand zu reduzieren und die Leistung zu maximieren. Man verzichtete auf eine Ladedruckregelung und legte den Turbolader auf maximale Leistung aus.

Typ Version IV

Die aerodynamisch weiter optimierte Version C 111-IV hatte einen mit doppeltem Turbolader aufgeladenen V8-Ottomotor (Mercedes-Benz M117) mit 90°-Zylinderanordnung, 4.820 Kubikzentimetern Hubraum, 368 kW (500 PS) und 599 Nm Drehmoment sowie einem Verdichtungsverhältnis von 6:1.

Dieser Wagen erzielte am 5. Mai 1979 weitere Rekorde. So erreichte er auf der Strecke im italienischen Nardò die damalige Rekordgeschwindigkeit für Rundstrecken von 403,978 km/h.

Rekorde mit dem C 111-II-Diesel

Rekorde mit dem C 111-III-Diesel

Verbleib der C 111-Versuchsträger

Ein ähnliches Modell war der 1991 vorgestellte C 112, der ebenfalls nie in Serie ging.