O Mercedes-Benz CLS (2010–2014) foi oferecido com 12 configurações de motor distintas em toda a gama.
| Motor | Potência | Binário | Caixa de velocidades | Rodas motrizes | Velocidade máxima | 0-100 km/h | Consumo | Disponível em |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5.5L Gasolina | 585 hp | 800 Nm | Automatic | All Wheel Drive | 250 km/h | 3.6 s | 10.4 l/100km | 1 versão |
| 5.5L Gasolina | 558 hp | 720 Nm | Automatic | All Wheel Drive | 250 km/h | 3.7 s | 10.4 l/100km | 1 versão |
| 5.5L Gasolina | 558 hp | 720 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 250 km/h | 4.2 s | 9.9 l/100km | 1 versão |
| 5.5L Gasolina | 525 hp | 700 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 250 km/h | 4.4 s | 9.9 l/100km | 1 versão |
| 4.7L Gasolina | 408 hp | 600 Nm | Automatic | All Wheel Drive | 250 km/h | 5.2 s | 9.6 l/100km | 1 versão |
| 4.7L Gasolina | 408 hp | 600 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 250 km/h | 5.2 s | 9.0 l/100km | 1 versão |
| 3.5L Gasolina | 306 hp | 370 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 250 km/h | 6.1 s | 6.8 l/100km | 1 versão |
| 3.0L Diesel | 265 hp | 620 Nm | Automatic | All Wheel Drive | 250 km/h | 6.4 s | 6.7 l/100km | 1 versão |
| 3.0L Diesel | 265 hp | 620 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 250 km/h | 6.2 s | 6.0 l/100km | 1 versão |
| 3.0L Diesel | 252 hp | 620 Nm | Automatic | All Wheel Drive | 245 km/h | 6.7 s | 6.1 l/100km | 1 versão |
| 3.0L Diesel | 252 hp | 620 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 250 km/h | 6.6 s | 5.5 l/100km | 1 versão |
| 2.1L Diesel | 204 hp | 500 Nm | Automatic | Rear Wheel Drive | 242 km/h | 7.5 s | 5.1 l/100km | 1 versão |
Cada linha é uma configuração mecânica distinta — cilindrada, potência, transmissão, tração e tipo de combustível — deduplicada entre versões que partilham o mesmo motor. Diferenças apenas de equipamento (interior, jantes, opções) não criam uma linha separada.