全新第三代 CLS-Class 外型保留那流暢的四門轎跑線條，但外觀可說是徹頭徹尾的改變，變的更顯狂野許多，同時導入多項前瞻設計元素，包含流線、動感的基因與無窗框的獨到設計完美保留，而低俯、如鯊魚般的侵略車頭，單幅飾條搭配星塵鍍鉻與大型 Mercedes-Benz 廠徽、與旗艦跑車AMG GT相似的進氣隔柵設計，匹配上銳利的LED照明科技與日行燈型，而更流線的車頂線條結合 CLS 車系象徵的無框式玻璃，讓車側面造型在極簡版件線條當中，還是能夠維持車型特色。
至於車尾部分則將 Coupe 車系的圓潤造型保留下來，加入 AMG GT一樣都換上更飽滿但短截的曲線，LED尾燈線條也比過往更為細長，搭配左右矩形尾管，動感氛圍可說是歷代之最，0.26cd的風阻係數依舊令人驚艷。
值得注意的是，現場展出的 CLS350 也很不一樣，是首年限定Edition 1版本，因此外觀換上 AMG Line運動化套件，包括燻黑頭燈組、升級20吋拋光黑多輻式鋁圈等。另外消光銀的則是高性能版本 Mercedes-AMG CLS 53 4MATIC+ 車型部分，主要差異在 AMG專屬雙柵式水箱護罩、AMG專屬前後下擾流與AMG尾翼，再搭配AMG雙側四出圓形尾飾管與19吋AMG五輻雙肋式輪圈，優雅中更添熱血個性，樹立性能典範。
內裝造型則延續 W213 E-Class 的框架，數位化座艙成為一大賣點，儀表板及中控台由2具12.3吋高解析度大型液晶螢幕取代，搭配渦輪風扇造型概念的冷氣出風口設計，一如新世代Mercedes-Benz讓人驚豔的內裝設計，兼容高科技與豪華氛圍。
中控台中央的12.3吋螢幕，則整合COMAND Online多媒體系統，具備原廠3D中文衛星導航系統、LINGUATRONIC中文聲控功能以外，還具備觸控手寫板、智慧型手機整合系統-AppleCarPlay、手機無線充電裝置等科技。另外採用Nappa皮革包覆的多功能跑車方向盤與真皮座椅以外，環景式內裝照明、THERMATIC標準型雙區恆溫空調也皆列為標準配備。精心設計的雙色B柱內裝，以及從前門一路延伸至後門的波浪狀門板設計，不僅讓車內視覺感受更顯一致性，更大幅提升車內空間的開闊感。
而現場的 Edition 1 則具備儀表板黑色Nappa真皮包覆、IWC萬國錶訂製獨家錶盤、Edition 1銘版及地墊徽飾等；高性能 Mercedes-AMG CLS 53 4MATIC+ 多了諸多專屬跑車套件，如AMG平底跑車方向盤、AMG專屬儀表設計與專屬開機畫面、彰顯獨特身份的AMG徽飾，與畫龍點睛的紅色安全帶等。
立基較前代拉長65mm的軸距長度與增加51mm的車身長度，讓CLS改款後車內空間表現更顯優異，後座腿部空間拉長13mm，後廂容積在標準乘坐狀態下已有520公升表現，若再搭配可以40:20:40分離傾倒的後座椅背，可進一步提升空間使用彈性。
選用配備則包括 Mercedes-Benz獨步車壇、等同於極致饗宴代名詞的ENERGIZING舒活套件、Burmester環場音響系統或Burmester高階3D環場音響系統等系統。
新一代CLS-Class也導入Intelligent Drive智慧駕駛輔助系統，包含主動煞車輔助、車道偏離警示、駕駛注意力輔助系統、速限警示輔助，另提供可選的主動車距控制系統（Active Distance Control DISTRONIC）、主動轉向輔助（Active Steering Assist）、主動速限提醒輔助（Active Speed Limit Assist）、可偵測行人的主動煞停輔助（Active Brake Assist with cross-traffic function）、碰撞預警迴避（Evasive Steering Assist）、主動盲點偵測（Active Blind Spot Assist）、主動車道維持輔助（Active Blind Spot Assist）等，不過台灣市場部分僅有將盲點偵測系統列為標配，其餘配備都是要選配的。
在動力系統部分，CLS 全車系導入 EQ Boost 48V輕度混合動力系統技術，更涵蓋EQ Boost的驅動式啟動馬達發電機 (BSG) 與整合式啟動馬達發電機 (ISG) 兩種動力架構。以入門的 CLS 350來說，搭載原廠代號M264 2.0 渦輪增壓汽油引擎，最大馬力為299hp，加上EQ Boost技術中的驅動式馬達架構（強效皮帶銜接啟動馬達發電機皮帶與曲軸盤），可以獲得額外的14hp/160Nm動力支援，峰值扭力達
400Nm/3000~4000rpm水準，搭配9G-TRONIC九速手自排變速系統。
至於 EQ Boost 家族首次現身的整合式啟動馬達發電機架構，則是 Mercedes-AMG CLS 53 4MATIC+ 車型專屬，在全新 3.0 直六渦輪增壓引擎加持之下，引擎本體最大馬力 435hp，再加上EQ Boost技術
中的整合式啟動馬達架構發電機（馬達直接設計於引擎與變速箱中間，直接與飛輪相連），可獲得額外的22hp/250Nm強勁動力輸出，變速箱部分則是使用 AMG SPEEDSHIFT TCT九速變速箱，0-100km/h加速過程大幅縮短至4.5秒。
EQ Boost 48V輕型複合動力系統的特色在於，無論是「驅動式啟動馬達架構」或是「整合式啟動馬達架構」，都可藉由48V電力系統、啟動馬達發電機的設計擁有動力強化、舒適啟動、滑行熄火、降低油耗、提升效率與動能回充等優勢，提升性能表現之餘也更為節能。
全新第三代 CLS-Class 採用所謂的「Sensual Purity」風格，自從洛杉磯車展亮相以來，基本上引來相當大的爭議，喜歡的很喜歡、討厭的就會吐槽到底，但也正是因為這種「衝突性」設計語彙，讓人見識到 Mercedes-Benz 正開始開創所謂「同中求異」、針對不同年齡層所衍生出的新家族風格。
依照目前看到的產品線來看，將會有三種不同的風格（傳統、豪奢、運動），而「倒三角形前後大燈＋倒梯形水箱罩」的「Sensual Purity」風格就會導入走年輕化路線的車款，包括 A-Class、CLA-Class 等，短時間內相信有許多人還是無法習慣，但依照「三芒星」的魅力來看，這種前瞻造型很快地就能讓人看順眼了！
