AMG ha partido del mismo bloque que tienen las versiones «55 AMG» de modelos como el Clase S o CLK, entre otros. Como es normal en AMG, cada motor lo monta una sola persona, que se encarga desde colocar el cigüeñal hasta conectar el cableado, por ejemplo.
Es un ocho cilindros en V a 90°, con medidas 97 x 92 mm y 5.439 cm³ de cilindrada. Está hecho con fundición de aluminio, incluido el cárter inferior. Los pistones y las bielas son forjados, y corren por dentro de camisas hechas, según Mercedes, «de un material especial sólo empleado en competición» (no dice cual).
El aire de admisión, como en los demás 55 AMG, pasa por un compresor volumétrico colocado entre las dos bancadas de cilindros. Es de tipo Lysholm (o «de doble tornillo») de ocho cámaras de compresión. Lo arrastra el cigüeñal mediante una correa y se conecta mediante un embrague electromagnético.
Cuando la carga del motor es mediana, está desconectado; cuando es grande, queda embragado a su polea y comienza a generar presión. Según Mercedes, el conductor no puede notar que el compresor entra en acción. Mientras que el motor no funciona a plena carga, parte del aire comprimido se recircula dentro del propio compresor.
Cuando gira al su régimen máximo —23.000 rpm— este compresor genera una presión máxima absoluta de 1,9 bares; podría comprimir 1.850 kg de aire cada hora. El aire comprimido se separa en dos flujos, para cada una de las bancadas de cilindros. Para cada uno de estos dos flujos hay un intercooler de agua, cuyo flujo está controlado por la centralita del motor.
La gasolina procede de dos depósitos de aluminio comunicados, cuyo volumen suma 97,6 l. Cada depósito tiene una bomba; si no se necesita mucho caudal de gasolina sólo funciona una de ellas; si el caudal debe ser grande (hasta 310 litros hora), trabajan las dos en paralelo.
El aire de admisión se mezcla con la gasolina en el colector y entra en el motor a través de dos válvulas por cada cilindro. La relación de compresión es 8,8 a 1 (es 9 a 1 en los motores 55 AMG).
Como en otros motores de gasolina de Mercedes, el gas de escape sale por una sola válvula para limitar la pérdida de calor y así calentar antes el catalizador. Junto a cada uno de los dos colectores de escape hay un primer catalizador metálico. A cada lado del motor hay un silencioso de escape de 19,6 l de volumen, dentro del que hay otro catalizador metálico. La salida de escape es lateral, por dos tubos de acero inoxidable de 60 mm.
Como es normal en motores de coches deportivos con cierto nivel de potencia específica, la lubricación es por cárter seco y la parte inferior de cada pistón está refrigerada por chorros de aceite.
La potencia máxima es 626 CV a 6.250, el par máximo es 780 Nm, constantes de 3.250 a 5.000 rpm (curva de potencia). Alcanza 1.801 kPa de presión media, un valor alto, pero no mucho mayor que el de otros motores de gasolina sobrealimentados (como el de un C 32 AMG, por ejemplo).
Hay dos datos que indican que la principal diferencia con relación a la versión de 500 CV es la cantidad de carga que puede entrar en el motor: uno, que el régimen de potencia máxima no es mucho más alto (150 rpm más). Otro, que la diferencia de par máximo es grande (un once por ciento más).
El incremento de potencia es aún mayor (un 25 por ciento). Eso, y la diferencia en el régimen de par máximo (2.750 en el 55 AMG) quiere decir que la «zona buena» en la distribución del motor del SLR está desplazada hacia un régimen más alto.