动力方面，新一代ML在上市时共提供三款发动机。其中ML 250 Bluetec采用2.1升涡轮增压柴油机，最高功率204马力，最大扭矩可达500牛•米。ML 350 Bluetec则搭载3.0升V6柴油机，最高功率和最大扭矩分别为258马力和619牛•米。中国消费者更关注的汽油型号ML 350 BlueEfficiency采用3.5升V6发动机，最高功率306马力，最大扭矩370牛•米。所有车型均标准配备7G-Tronic Plus七速自动变速箱和4 Matic四轮驱动系统。
新一代奔驰M级采用升级后的COMAND交互系统，高科技驾驶辅助系统包括带有行人侦测功能的Night View Assist Plus夜视系统、限速交通标志识别、车道保持辅助系统、盲点侦测、泊车辅助系统、Distronic Plus限距控制系统和动态照明系统，等等。新一代奔驰M级所有车型均配备可调式悬架系统，并可配备Airmatic主动式空气悬架。
