La suspensión delantera de doble triángulo articulado (paralelogramo deformable) que se utilizaba en el anterior CLK ha dado paso a una suspensión de tipo McPherson similar a la utilizada en el resto de los actuales Mercedes-Benz Clase C. Detrás se mantiene un paralelogramo deformable de tipo multibrazo, pero se han revisado las barras de convergencia, los portarruedas, el portaejes y los cojinetes, todo ello para conseguir una mejor cinemática de la suspensión, reducir las vibraciones y acentuar una tendencia ligeramente subviradora que hace el coche más sencillo de conducir.
En todos los CLK se puede montar opcionalmente lo que Mercedes-Benz denomina «tren de rodaje deportivo»: muelles y amortiguadores más duros, y carrocería rebajada 15 mm. La elasticidad de los muelles es un 5 % menor. El CLK 55 AMG tiene unos reglajes de suspensión específicos que afectan a los amortiguadores, muelles y barras estabilizadoras.
Mercedes-Benz ha reemplazado la anterior dirección por recirculación de bolas por una de cremallera con servoasistencia, más. Tiene 2,9 vueltas de volante entre topes, con 10,8 m de diámetro de giro. El volante de los nuevos CLK es más pequeño (380 mm de diámetro, que es lo normal). Opcionalmente se ofrece una «dirección paramétrica» con asistencia variable en función de la velocidad (de serie en el CLK 500).
Todos los modelos llevan de serie ABS, repartidor electrónico de frenada y servofreno de emergencia (BAS). El CLK 200 K y el 200 CGI tienen frenos de disco (ventilados los delanteros) de 288 y 278 mm de diámetro, mientras que en el 240, 320 y 270 CDI tienen un diámetro de 300 mm delante y 290 mm detrás. Tanto el CLK 500 como el 55 AMG llevan cuatro discos ventilados de 345 mm delante y 300 mm detrás, aunque el AMG se diferencia por tener los discos perforados. Las dos versiones con motor V8 tienen pinzas monobloque de cuatro pistones, más eficaces y potentes que las pinzas flotantes de doble pistón que llevan el resto de los CLK..
Los neumáticos traseros son más anchos que los delanteros en todas las versiones. Delante llevan 205/55 y detrás 225/50 sobre llantas de aleación de 16 pulgadas.
El CLK 500 tiene neumáticos 225/45 delante y 245/40 detrás con llanta de 17 pulgadas, mientras que el CLK 55 AMG lleva 225/40 delante y 255/35 detrás sobre llanta de 18 pulgadas. En todos los modelos de la gama CLK se ofrecen opcionalmente llantas de 17 ó 18 pulgadas de diámetro.
Los siete motores de los nuevos Mercedes-Benz CLK se combinan con tres diferentes opciones de cambio. Todos llevan de serie un cambio manual de seis velocidades, excepto los modelos 320, 500 y 55 AMG, que tienen un cambio automático de cinco velocidades con mando secuencial y convertidor de par que se ofrece también en opción en todos los modelos. La otra variante es el cambio «Sequentronic», un cambio semi automático de seis marchas con embrague automático y mando secuencial, también opcional en los modelos que llevan de serie el cambio manual.