El CLS es una berlina de cuatro puertas con ciertos aspectos de diseño propios de un cupé. No tiene marcos en las ventanillas y la superficie acristalada parece pequeña en comparación a la de chapa.
Tiene cuatro plazas; las traseras son dos asientos individuales separados por una estructura que alberga varias guanteras con tapa. El salpicadero tiene un diseño nuevo, que no se parece al que tiene el Clase E ni el S (salvo en la zona de la consola central).
En el lanzamiento tendrá dos motores de gasolina. El menos potente es el V6 de 272 CV de potencia y 350 Nm entre 2.400 y 5.000 rpm, que Mercedes-Benz ya mostró en el nuevo SLK. Tiene un sistema de distribución variable continua tanto en las válvulas de admisión como en las de escape, y un sistema en los conductos de admisión para generar turbulencia a media carga (más información sobre este motor). Esta versión se denominará CLS 350 y tendrá una caja automática de siete velocidades «7G-Tronic». Alcanza 100 km/h en 7,0 segundos y su consumo medio es 10,1 litros cada 100 km. Son los mejores valores de entre los modelos de su configuación y potencia salvo en el consumo medio, donde el Saab 9-5 Sedán 2.3 TS Ecopower 250CV Aero Aut. (un modelo con planteamiento muy diferente) obtiene una cifra 0,3 litros menor (tabla comparativa).
La otra opción para el CLS es un V8 de 5,0 litros y 306 CV de potencia y 460 Nm de par entre 2.700 y 4.250 rpm (CLS 500); también tendrá la caja automática de siete velocidades. Con este motor y esta caja de cambios un Clase E acelera hasta 100 km/h en 6,0 segundos, mientras que el CLS lo hace en 6,1 segundos. El consumo medio del CLS 500 es de 11,3 litros cada 100 km. Como se observa en esta tabla se trata de buenos valores, sólo mejorados por el BMW 545i. La velocidad máxima en ambos modelos es de 250 km/h, electrónicamente limitada en el CLS 500.
Mide 4.913 mm, lo que lo sitúa entre un Clase E y un S. Su anchura es 1.851 mm, sólo 4 mm por debajo del Clase S. Es más bajo que cualquiera de estos dos modelos: frente a los 1.430 mm del Clase E y los 1.444 mm del Clase S, el CLS 350 tiene una altura de 1.403 mm y el CLS 500 (que dispone de serie del sistema de suspensión neumática Airmatic DC), 1.390 mm.
El CLS 350 pesa 1.730 kg y el del CLS 500 1.810 kg. Resulta un modelo pesado; un Clase E con los mismos motores pesa 1.645 kg y 1752 kg. El CSL 500 también pesa más que modelos como el Lexus GS430 Aut. (1.690 kg), el BMW 545i Automático (1.710 kg), el Jaguar S-Type 4.2 V8 Sport (1.735 kg) y casi lo mismo que el Audi A6 4.2 Quattro (1.820 kg).
En su construcción se emplea aluminio y acero, suponiendo el de alta resistencia el 47,5% del peso total. La pintura es de un nuevo tipo que contiene partículas cerámicas de tamaño muy reducido (menor a una millonésima parte de un milímetro), que según Mercedes-Benz aumenta su protección frente a arañazos.
La habitabilidad en las plazas traseras es mala comparada con berlinas de tamaño semejante o incluso inferior. El espacio para los pasajeros de atrás es semejante al de un verdadero cupé, como el Mercedes-Benz CL, o mayor que el de un BMW Serie 6. El espacio en las plazas delanteras es comparativamente mejor salvo la altura, en la que obtiene de nuevo el peor valor entre las berlinas de este tamaño que hemos medido.
De serie u opcionalmente podrá tener elementos de equipamiento ya presentes en el Clase E, como faros de xenón con sistema de iluminación en curva (más información), programador de velocidad activo con radar (Distronic), reconocimiento de órdenes vocales (Linguatronic), sistema de acceso al coche sin llave (Keyless-Go), sistema de ayuda al aparcamiento (Parktronic), asientos con ventilación y calefacción, volante calefactado y asientos con ajuste de contorno automático (más información).
La versión más potente tendrá de serie la suspensión neumática empleada en el Clase E (Airmatic DC), climatizador de cuatro zonas (Thermotronic) y llantas de 18 pulgadas de diámetro; estos elementos serán opcionales en el CLS 350. La suspensión también es estructuralmente similar a la del Clase E: delante tiene un esquema de paralelogramo deformable (denominado por Mercedes-Benz «de cuatro brazos» aunque funcionalmente se comporta como el clásico de doble triángulo), mientras que la trasera es de cinco brazos.
Puede tener lo que Mercedes-Benz denomina Pre Safe (más información), que estrenó el Clase S de la gama 2003 y que no puede llevar ningún otro Mercedes-Benz salvo ése.
El CLS estará a la venta en España en el cuarto trimestre de 2004.