שלא במפתיע, עיצובה של מרצדס CLS שוטינג ברייק, דומה מאוד למכונית הקונספט. אורכה עומד על 495.6 ס"מ – תוספת של 1.6 ס"מ ביחס ל-CLS הרגילה, וב-4 ס"מ קצרה יותר מגרסת ה-AMG שלה. בסיס הגלגלים, רוחבה וגובהה נשארו זהים למקור, עם 287.5 ס"מ, 188.2 ס"מ ו-141.7 ס"מ בהתאמה. תא המטען תפח ל-590 ליטר (לעומת 520), והוא יכול להכיל עד ל-1,550 ליטר עם מושבים מקופלים.

ה-CLS שוטינג ברייק תוצע עם ארבעה מנועים של היצרנית משטוטגרט: שני מנועי דיזל ושני מנועי בנזין. גרסת הבסיס, CLS250 CDI, תגיע עם מנוע דיזל בעל 4 צילינדרים בנפח של 2.2 ליטר, המספק 204 כ"ס ו- 50.1 קג"מ ב-1,600-1,800 סל"ד. היא צורכת ליטר סולר לכל 18.8 ק"מ ומאיצה ל-100 קמ"ש ב-7.8 שניות בדרך למהירות מירבית של 235 קמ"ש. גרסת הדיזל השנייה, CLS350 CDI, תכלול את מנוע ה-V6 בנפח 3.0 ליטר של מרצדס, שמספק 265 כ"ס ו-63.2 קג"מ ב-1,600-2,400 סל"ד. צריכת הדלק בזו עומדת על 16.6 ק"מ לליטר והביצועים על 6.6 שניות ל-100 קמ"ש ו-250 קמ"ש מירביים (מוגבל אלקטרונית). גרסת ה-350 CDI תוצע גם עם מערכת ה-4MATIC (הנעה כפולה) של מרצדס, שבחירה בה תניב צריכת דלק מעט גבוהה יותר ותאוצה איטית ב-0.1 שניות ל-100 קמ"ש.
באגף הבנזין נמצא את מנוע ה-3.5 ליטר V6 (גרסת CLS350) שמספק 306 כ"ס ו-37.7 קג"מ ב-3,500-5,250 סל"ד, עם 13.7 ק"מ לליטר, 6.7 שניות ל-100 ו-250 קמ"ש מירביים. הגרסה החזקה, נכון לרגע זה וככל הנראה עד שאנשי AMG יניחו את ידיהם על המכונית, תהיה CLS500 עם מנוע V8 כפול-מגדשים בנפח של 4.6 ליטר שמספק 408 כ"ס ו-61.1 קג"מ ב-1,600-4,750 סל"ד. כאן הביצועים כבר עומדים על 5.3 שניות בלבד ל-100 קמ"ש, עם 250 קמ"ש מירביים, וצריכת הדלק על 10.8 ק"מ לליטר. זו תוצע גם כן עם מערכת ה-4MATIC, מה שיגרור צריכת דלק מעט גבוהה יותר שתעמוד על 10.2 ק"מ לליטר.