Las versiones AMG son las de carácter más deportivo de la gama de vehículos de Mercedes-Benz. Del SL existen dos versiones AMG, que se diferencian principalmente por el motor y la caja de cambios: 63 AMG y 65 AMG. El primero está a la venta por 165.200 €, el otro por 248.000 €. Precio, equipamiento y ficha técnica de estas versiones.
Estas versiones reciben los mismos cambios que el resto de la gama 2008 (más información) y, además, tienen algunas características particulares: variaciones en la carrocería, cambios en la suspensión y los frenos.
El 63 AMG tiene un nuevo motor de 525 CV acoplado a una, también nueva, caja de cambios automática con embrague. El 65 AMG mantiene el motor de 612 CV y la caja automática con convertidor de par de la gama anterior.
Exteriormente, las versiones AMG se distinguen por la parrilla negra, un paragolpes delantero con tomas de aire más grandes y rendijas para la evacuación de aire caliente prodecente del radiador de aceite, unos faros con el marco oscurecido, los antinieblas circulares en vez de ovalados o el capó abombado; también cambian el paragolpes trasero, que incorpora un difusor, hay faldones distintos en los laterales y un alerón sobre la tapa del maletero.
La versión 65 AMG se distingue además de la 63 AMG por una tira plateada en la parte inferior del paragolpes delantero (en vez de negra), la insignia «V12 BITURBO» y el escape deportivo con unos terminales diferentes.
Dentro, es nuevo el volante de tres radios con las levas del cambio en aluminio. También hay modificaciones en el cuadro de instrumentos. Éste incluye una pantalla que da información sobre la temperatura del aceite, el voltaje de la batería, del cronómetro («RaceTimer») y del programa de la caja de cambios y del control de estabilidad.
El SL 63 AMG tiene un nuevo motor de ocho cilindros atmosférico que da 525 CV a 6.800 rpm (el límite de giro es 7.200 rpm). Acelera de 0 a 100 km/h en 4,6 s.
Va asociado a una caja de cambios de siete velocidades denominada «AMG Speedshift MCT 7 speed». No es la caja de siete relaciones que tienen otros modelos de Mercedes-Benz («7G-Tronic») ya que la nueva tiene un embrague en baño de aceite en vez de un covertidor de par.
Esta caja tiene cuatro programas de actuación y una función llamada «Race Start» que permite salir desde parado con la máxima aceleración posible.
Los programas de actuación son: «C» (Confort), «S» (Sport), «S+» (Sport Plus) y «M» (Manual). Con cada uno aumenta la velocidad a la que se producen los cambios en un 20, 40 y 50 % respecto al modo «C». De esta manera, en el programa «M», los cambios se producen en 0,1 s, el mismo tiempo que la nueva caja con embrague y convertidor de par que tiene el Lexus IS F. 
La función «Race Start» permite arrancar con la máxima aceleración posible. Para activarlo hay pulsar el botón del control de estabilidad y seleccionar el modo «Sport». Después se pisa el pedal de freno y, al hacerlo, aparece una advertencia en la pantalla sobre la activación de la función «Race Start». Entonces, hay que tirar de la leva del cambio para seleccionar primera, pisar el pedal del acelerador a fondo y liberar la presión sobre el de freno. BMW tiene una función similar llamada «Launch Control».
Este cambio de marchas da un golpe de gas en las reducciones (excepto cuando está seleccionado el programa «C») y es capaz de cambiar de relación saltándose las intermendias (por ejemplo, de séptima a cuarta).
El control de estabilidad, además del modo «Sport» tiene otros dos: conectado o desconectado.
La versión 65 AMG mantiene el motor de doce cilindros en V y doble turbocompresor con 612 CV y 1.000 Nm de par máximo. No tiene la caja de cambios del 63 AMG sino una automática de cinco velocidades. Lo que sí hay es un diferencial de deslizamiento limitado tarado al 30 %.
Hay cambios mecánicos comumes a ambas versiones y que afectan a la suspensión: en la delantera hay cambios en algunos de los elementos que hacen de acoplamiento a los muelles. Detrás también hay modificaciones para dar mayor agilidad y mejorar la frenada.
Como los SL 500 y 600, las versiones AMG tienen el sistema «ABC» (del inglés, Active Body Control) que sirve para limitar los movimientos de la carrocería (cabeceo y balanceo) aunque con una puesta a punto específica. Este dispositivo consta de unos muelles helicoidales que se apoyan en cilindros hidráulicos extensibles. Esos cilindros pueden hacer fuerza para compensar la extensión o compresión del muelle.
Los frenos del SL 63 AMG son de 360 x 36 mm delante (con pinza de seis pistones) y de 330 x 26 mm detrás (cuatro pistones). Los del 65 AMG son 390 x 36 mm delante, 360 x 26 mm detrás y están hechos de material compuesto. En ambas versiones los neumáticos son de medidas 255/35 delante y 285/30 detrás. Van montados en unas llantas de 8,5"x19" (delanteras) y 9,5"x19" (traseras).
Hay dos paquetes opcionales de «AMG Performance Studio». Uno es para las dos versiones y está compuesto por un conjunto de piezas de fibra de carbono para el exterior (salidas de aire del paragolpes delantero, el alojamiento de los retrovisores, el alerón y el difusor del paragolpes trasero), un volante más pequeño y achatado en su parte inferior y un sistema de iluminación (luz blanca) en los paneles de las puertas.
El otro paquete se puede adquirir para el 63 AMG e incluye los siguientes elementos: discos de freno delanteros de material compuesto y 390 mm de diámetro, un diferencial viscoso trasero tarado al 40%, unos ajustes de la suspensión diferentes y el mismo volante que también está incluido en el paquete anterior.