Ende der 1950er Jahre beginnt Mercedes-Benz mit praktischen Versuchen für die Sicherheitsforschung. Am Anfang steht die Erprobung einzelner Komponenten. Dabei werden zum Beispiel bestimmte Bauteile Tests mit einem Schlagkopf unterzogen, aber auch Systeme wie der ab 1958 angebotene Sicherheitsgurt getestet.

1959 beginnen die spektakulären Unfallversuche mit Mercedes-Benz Fahrzeugen als Grundlage der Sicherheitsforschung. Für die systematischen Crash-Tests werden die Versuchswagen zunächst mit einer Schleppanlage beschleunigt, wie sie auch zum Start von Segelflugzeugen eingesetzt wird. Bei Mercedes-Benz lässt der Schlepplift nun fabrikneue Limousinen abheben. Denn schon zu Beginn der Unfallversuche simulieren die Ingenieure nicht nur Kollisionen durch den Aufprall der Fahrzeuge auf eine starre Barriere, sondern auch Überschläge. Dazu werden die Testfahrzeuge mit einer Geschwindigkeit von 75 bis 80 km/h auf eine so genannte Korkenzieher-Rampe gebracht, die den Autos den richtigen Dreh gibt, um im freien Flug abzuheben und auf dem Dach zu landen. Diese Versuche führen zum Einbau stabilisierender Strukturen in der Karosserie.

Ideal ist die Beschleunigung der Versuchswagen mit der Schleppanlage aber noch nicht. Dr. Ernst Fiala schafft 1962 Abhilfe: Für die Unfallexperimente der Mannschaft um Karl Wilfert konstruiert er eine Heißwasserrakete, die nun die Fahrzeuge ohne Schleppleine antreibt. Das auf einem einachsigen Anhänger montierte Gerät wird hinter dem Versuchswagen angebracht und besteht aus einem Druckbehälter, einem schnell öffnenden Ventil und einer Ausströmdüse. Um Schub zu erzeugen, wird vor dem Experiment der zu etwa 75 Prozent mit Wasser gefüllte Behälter beheizt, bis die Temperatur des Wassers circa 260 Grad Celsius erreicht hat. Der dabei entstehende Überdruck treibt nach dem Öffnen des Ventils Automobil und Rakete an und beschleunigt das Ensemble auf mehr als 100 km/h. Manchmal allerdings schiebt die Heißwasserrakete das Auto auch an der Barriere oder der Rampe vorbei.

Crash-Tests ohne solche Zwischenfälle gelingen von 1973 an im neuen Versuchszentrum in Sindelfingen. Auf der 65 Meter langen Beschleunigungsstrecke zieht ein Linearmotor mit einer Schubkraft von 53 000 Newton die Autos zielgenau gegen eine 1000 Tonnen schwere Barriere, die auf einer sehr sensiblen Kraftmessplatte ruht.

Als 1998 das Mercedes-Benz Technologie-Center (MTC) geschaffen wird, erfährt die Crash-Anlage eine grundlegende Erneuerung. Mit einem finanziellen Aufwand von umgerechnet 2,3 Millionen Euro wird die Anlage auf den aktuellen Stand der Technik gebracht. Die Länge der Beschleunigungsstrecke ist auf 95 Meter gewachsen, alle Varianten von Crash-Tests sind nun möglich. Das betrifft insbesondere den Offset-Crash, bei dem das Hindernis oder der Unfallgegner nur mit einem Teil der Frontbreite getroffen wird und der in der Realität deutlich häufiger vorkommt als die frontale Kollision eines Fahrzeugs. Die Aufzeichnung der Versuche erfolgt nicht mehr durch eine Hochgeschwindigkeits-Filmkamera, sondern Videotechnik speichert jetzt den Verlauf des Unfalls. Die sehr hohe Frequenz der Bildfolge ist gleich geblieben, so lassen sich die Unfallversuche detailliert in extremer Zeitlupe auswerten. Beim Umbau ist die Anlage auch überdacht worden, nun können Versuche mit Personenwagen sowie mit Nutzfahrzeugen vom Wetter unabhängig stattfinden.

Die Auswirkungen von Crashs werden seit Beginn der Unfallversuche nicht nur an den Fahrzeugen selbst abgelesen: Mit der Versuchspuppe „Oskar“ wird schon zu Beginn der Unfallexperimente ein erster Dummy angeschafft. Messinstrumente in Kopf und Brust der Versuchspuppe geben Auskunft über die Belastung des Fahrers bei einem Unfall. Als Beifahrer dienen zunächst Sandsäcke und Schaufensterpuppen. Bald sammeln jedoch Dummies auch auf Beifahrersitz und auf der Rückbank Daten bei Unfallversuchen. Individuelle Konstruktionen messen dabei bestimmte Verletzungen und stellen Menschen verschiedener Statur und unterschiedlichen Alters dar. Mit steigender Leistungsfähigkeit werden Dummies auch durch rechnerische Mehrkörper-Systeme ersetzt. Erste digitale Crashberechnungen mit Gesamtfahrzeugmodellen gibt es für die E-Klasse der Baureihe 124.

Ein Ziel der Unfallversuche von Mercedes-Benz ist, möglichst realistische Ergebnisse zu erhalten. So wird die volle Frontalkollision zunehmend durch den versetzten Aufprall ersetzt. Ein solcher Offset-Frontalaufprall wird 1992 zum ersten Mal gegen eine deformierbare Barriere durchgeführt, um die Ergebnisse noch besser mit dem Verhalten des Fahrzeugs bei einem realen Unfall vergleichen zu können. In Europa wird für solche Experimente eine deformierbare Barriere entwickelt, deren Aufbau durch Versuchsergebnisse aus dem Sindelfinger Sicherheitszentrum von
Mercedes-Benz entscheidend beeinflusst wird. Nach der Einführung des Stufenbarrierentests ist dieses neue europäische Prüfverfahren ein weiterer großer Schritt in Richtung realitätsnaher Unfallerprobung. 1993 wird der Offset-Crash gegen eine verformbare Barriere aus Metallwaben mit 50 Prozent Überdeckung und 60 km/h zum neuen Mercedes-Benz Standard.

Neben den bei diesen Unfallversuchen gewonnenen Daten fließen weitere Erkenntnisse in die Sicherheitsentwicklung ein. So beginnt zum Beispiel 1966 die Analyse von realen Unfällen, an denen Mercedes-Benz Fahrzeuge beteiligt sind. 1969 mündet dieses Projekt in den Beginn der offiziellen Unfallforschung der Marke in Stuttgart und Umgebung, ausgeführt von der neu gegründeten Abteilung Unfallanalyse. Dabei untersuchen Fachleute verunfallte Fahrzeuge meist noch am Ort des Geschehens. Sie prüfen die Wirksamkeit aller vorhandenen Maßnahmen und machen zudem Vorschläge für die weitere Verbesserung von Mercedes-Benz Typen.

Eine wichtige Rolle in der Sicherheitsforschung spielen auch Versuchsfahrzeuge. Von 1971 bis 1974 beteiligt sich Mercedes-Benz am internationalen Programm ESV (Experimental Safety Vehicles). Ziel des Projektes ist es, Personenwagen nach den Sicherheitskriterien der US-amerikanischen „National Highway Traffic Safety Administration“ zu verbessern. Das Lastenheft fordert ein minimales Verletzungsrisiko der Passagiere bei einem Frontalaufprall mit 80 km/h auf eine starre Barriere, bei einem frontalen Zusammenstoß mit einem anderen Fahrzeug bei 120 km/h, beim seitlichen Aufprall eines anderen Fahrzeugs mit 50 km/h, beim Heckaufprall eines anderen Fahrzeugs mit 120 km/h und beim Überschlag des Fahrzeugs. Überprüft werden die Entwicklungen durch Unfallversuche.

Als letztes ESF (Experimentier-Sicherheits-Fahrzeug) der Stuttgarter entsteht das
ESF 24, das im Juni 1974 vorgestellt wird. Es basiert auf einem Serienfahrzeug der
S-Klasse (Baureihe W 116) und bietet dessen Schutzleistungen, ist jedoch zusätzlich am Vorderwagen speziell modifiziert für die Erforschung von konstruktiven Lösungen eines Frontaufpralls mit 65 km/h auf eine starre Barriere. Mit dem ESF 24 erreicht Mercedes-Benz „einen optimalen Kompromiss zwischen den ursprünglichen
ESV-Anforderungen und unseren heutigen Serienwagen“, so ein Entwicklungsbericht von 1975.

Das ESV-Programm wird 1970 vom US-Verkehrsministerium initiiert und ruft die Autohersteller auf, Fahrzeuge zu bauen, die extremen Anforderungen an die aktive und passive Sicherheit genügen. Mercedes-Benz präsentiert der Öffentlichkeit als Ergebnisse zunächst das ESF 05 (1971) und das ESF 13 (1972). Beide Versuchsfahrzeuge entsprechen der ESV-Spezifikation des amerikanischen Verkehrsministeriums und erfüllen insbesondere die Forderungen an den Insassenschutz bei einem Frontalaufprall mit 80 km/h. ESF 05 zählt zu den Hauptdarstellern einer internationalen Sicherheits-Konferenz 1971, die bei
Mercedes-Benz in Sindelfingen zu Gast ist.

Jedoch sind die ersten ESF aus Stuttgart um rund die Hälfte schwerer als der Basistyp Mercedes-Benz 250 (Baureihe W 114), was den Treibstoffverbrauch und die Emissionswerte in die Höhe treibt. Unter anderem aus diesem Grund stellt
Mercedes-Benz ein eigenes Lastenheft auf und konzentriert sich auf die Erforschung des Insassenschutzes bei den als relevant betrachteten Aufprallgeschwindigkeiten zwischen 80 und 50 km/h unter Verwendung eines Dreipunkt-Sicherheitsgurtes europäischer Konzeption. Das 1973 vorgestellte ESF 22 gewährt Schutz bei 65 km/h, ist aber immer noch rund zwanzig Prozent schwerer als das Basisfahrzeug der Mercedes-Benz S-Klasse (Baureihe W 116). Das gleichfalls auf dem W 116 basierende ESF 24 dagegen wiegt nur noch 10 Prozent mehr als das Serienfahrzeug.

Mercedes-Benz leitet aus dem ESV-Programm viele Ausstattungsmerkmale ab, die in spätere Serienmodelle einfließen. Dazu zählen unter anderem Kopfstützen für alle Insassen, Dreipunkt-Automatikgurte, Gurtstraffer, eine besonders steife Fahrgastzelle mit optimierter Vorbau-, Heck- und Seitenstruktur sowie die Sicherheitslenkung. Das letzte Versuchsfahrzeug ESF 24 dient vor allem der Erprobung von Gurtkraftbegrenzer, Airbag und Sitzen mit integrierter Gurtverankerung.

Auch nach der Ära der ESF setzt Mercedes-Benz immer wieder Konzept- und Versuchsfahrzeuge ein, um die Sicherheitstechnik weiter zu entwickeln. Ein Beispiel ist das 1981 der Öffentlichkeit präsentierte Forschungsfahrzeug Auto 2000, in dem Sitze mit integrierten Gurtverankerungen, ein integriertes Kinderrückhaltesystem sowie fußgängerfreundliche Stoßfänger erprobt werden. Auch im Nutzfahrzeugbereich setzt die Mercedes-Benz Entwicklung mit Versuchs- und Konzeptfahrzeugen wie dem 2004 vorgestellten „Innovationsträger Sicherheit“ auf Basis des Transporters Sprinter Maßstäbe. Tiefsichtfenster, Wankstabilisierung und zahlreiche Innovationen zur Wahrnehmungssicherheit zeichnen die Studie aus. 2006 folgt der Actros Safety Truck, freilich nicht als Studie: Das Fahrzeug beispielsweise mit „Active Brake Assist“, einem Notbrems-Assistenten, ist auf dem Markt erhältlich.