GLK оборудуется бензиновыми и дизельными двигателями. Бензиновые имеют конфигурацию V6 и объем 3 и 3,5 литра. Дизельные предлагаются как V-образные 6-цилиндровые (3 литра), так и рядные с 4 цилиндрами (2,1 литра). Все двигатели идут в комбинации с 7-ступенчатой автоматической коробкой передач 4MATIC AT

2.1 л, 170 л.с., дизель, полный привод (4WD),    GLK 220 CDI  Особая серия     03.2010  - 08.2012      OM 651 DE 22 LA    
3.0 л, 224 л.с., дизель, АКПП, полный привод (4WD),    GLK 350 CDI Особая серия     10.2008  - 08.2012      OM 642 LS DE 30 LA   
3.0 л, 231 л.с., бензин, АКПП, полный привод (4WD),    GLK 280  Особая серия     10.2008  - 08.2012   M 272 DE 30    
3.5 л, 272 л.с., бензин, АКПП, полный привод (4WD),    GLK 350  Особая серия     10.2008  - 08.2012      M 272 E 35  

В 2012 году GLK-Class был обновлен, получив измененный дизайн передней части кузова и передних фар, слегка модернизированный интерьер, а также более мощные моторы.

2.0 л, 211 л.с., бензин, АКПП, полный привод (4WD)
    GLK 250 10.2014  - 08.2015        M 274 DE 20 AL  
    GLK 250  Особая серия     04.2013  - 08.2015      M 274 DE 20 AL
2.1 л, 170 л.с., дизель, АКПП, полный привод (4WD),    GLK 220 CDI  Особая серия     09.2012  - 08.2015       OM 651 DE 22 LA 
3.5 л, 249 л.с., бензин, АКПП, полный привод (4WD),    GLK 300 Особая серия     09.2012  - 08.2015     M 276 DE 35  
3.5 л, 306 л.с., бензин, АКПП, полный привод (4WD),    GLK 350 Особая серия     09.2012  - 12.2012     M 276 DE 35