En essence, disponible pour le coupé et le cabriolet badgé CLK 280, un tout nouveau V6 24 soupapes de 3 litres remplace celui de 2.6 litres à 3 soupapes par cylindre 170 ch de la feue CLK 240. Il va également équiper la Classe E.

Il développe une puissance de 170 kW/231 ch et fournit un couple de 300 Nm dès 2 500 tr/min. Il est associé de série à la boîte de vitesses mécanique à six rapports; la boîte de vitesses automatique à sept rapports 7G-TRONIC est disponible en option. La puissance (+ 36 % environ), et le couple (+ 25 % ) permettent des performances en hausse par rapport au modèle précédent : le 0 à 100 km/h départ arrêté tombe à 7,4 secondes (- 1,8 s) pour le coupé CLK 280 (cabriolet : 7,7 secondes) tandis que la vitesse de pointe grimpe à 250 km/h (+ 14 km/h par rapport au CLK 240). Pour ce qui est de la consommation en cycle mixte, le nouveau CLK 280 se contente de 9,2 à 9,6 litres aux 100 km (cabriolet : 9,5 à 9,9 litres aux 100 km), soit jusqu’à 1,4 litre aux 100 km de moins par rapport au modèle précédent. L’augmentation de prix est presque raisonnable, de 41 550 à 43 100 €.

En essence toujours, l’excellent V6 3.5 litres 272 ch découvert en 2004 sur le cabriolet 2 places à toit rigide SLK vient avantageusement remplacer le 3.2 litres de 218 chevaux. Le 3.5 litres affiche une puissance et un couple en hausse de respectivement 25 % et environ 13 % par rapport à son prédécesseur. En performances comme en agrément, le CLK 350 dépasse désormais amplement le coupé ou le cabrio Ci 330 de BMW.

La boîte automatique à 5 rapports cède sa place à la sept rapports 7G-TRONIC et concourt elle aussi à abaisser la consommation. Elle baisse de 1,5 litre en moyenne, ce qui donne en usage réel environ 12 l/100 km pour le coupé (10,0 l en cycle mixte normalisé) Cela peut faire avaler un tarif qui grimpe de 52 200 à 54 100 euros pour le coupé.