El Mercedes-Benz CLS actual recorre hasta 1200 km con un depósito lleno, según el consumo en ciclo combinado. Las cifras siguientes corresponden a la variante con mejor autonomía de cada generación.
| Años | Motorización | Autonomía |
|---|---|---|
| 2004–2010 | Combustión | 1053 |
| 2010–2014 | Combustión | 1333 |
| 2014–2018 | Combustión | 1283 |
| 2018–2021 | Combustión | 1269 |
| 2021–actualidad | Combustión | 1200 |
La autonomía se calcula a partir de la capacidad del depósito y el consumo en ciclo combinado de cada variante (depósito ÷ consumo × 100), para la variante con mejor autonomía de cada generación — la autonomía real varía con el estilo de conducción y las condiciones. Las cifras fuera de un rango plausible para el tamaño del depósito se excluyen.