Behersket kraft, lavt forbruk og beskjedne utslipp kjennetegner motoren i CLS 350 CDI. V6-dieselen i CLS 350 CDI byr med sine 225 hk (165 kW) og et dreiemoment på 540 Nm i turtallsområdet fra 1800 til 2400 o/min på en fremragende motorkarakteristikk. Og den akselererer fra 0 til 100 km/t på bare 7,0 sekunder. Det eneste i CLS 350 CDI som fortsatt kan betegnes som typisk diesel, er det gunstige drivstofforbruket. Med partikkelfilter som standardutstyr reduseres sotutslippet betydelig.