V6引擎內外均以輕質材料打造。此外，輔助裝置亦更加節能。CLS 350 BlueEFFICIENCY節省燃油，減少二氧化碳排放，並提升引擎運轉的流暢度。輸出馬力高達306匹，最大扭力為370牛米，引擎轉速達到每分鐘3500轉。

CLS 350 BlueEFFICIENCY亦配備ECO起動／止動系統，在車輛靜止或滑行停止時關閉引擎，從而減少燃油消耗及排放。全新的運作邏輯，會在司機完全踩下離合器踏板或輕踩油門時，馬上重新啟動引擎。

（CLS 350 CGI BlueEFFICIENCY：平均燃油耗量6.8-7.0升/100公里，平均二氧化碳排放量159-164克/公里）[1]

V8引擎：CLS 500 BlueEFFICIENCY及CLS 63 AMG

在任何行車狀況下，V8引擎也能輕易發揮最優越性能。引擎內外均由輕質材料打造，減少排量，同時與前代型號相比，燃油消耗及有關排放可減少20%。 新一代8缸引擎擁有眾多技術特色，包括直接燃油噴注系統等。其中精巧的雙渦輪增壓器可加快引擎反應，而中間冷卻器則能優化熱力效率。

新一代CLS 500 BlueEFFICIENCY輸出馬力高達408馬力，可調動600牛米最大扭力。同時值得一提的是ECO起動／止動系統，在引擎毋需工作時會自動關閉引擎，有效節省等候紅燈及道路堵塞時的油耗。

CLS 63 AMG配備全新AMG5.5升V8雙渦輪引擎，可輸出386千瓦最大馬力及700牛米最大扭力。如此卓越的性能，全賴一系列獨特的創新高科技系統完美配合，當中包括直接燃油噴注系統、雙渦輪增壓器、煞車及超速能源回收系統，以及具有停啟功能的效能控制性能設置。倘若加載AMG高性能套裝配備，輸出數據更可進一步提高至558最大馬力和800牛米最大扭力。分析對比同級輸出馬力引擎的扭力數據，全新AMG雙渦輪引擎堪稱登峰造極。

(CLS 500 BlueEFFICIENCY：平均燃油耗量9.0升/100公里，平均二氧化碳排放量209克/公里；CLS 63 AMG：平均燃油耗量9.9升/100公里，平均二氧化碳排放量231克/公里)[1]