สำหรับ ดีไซน์ภายนอก ของ The new CLS 300 d AMG Premium มีจุดเด่นอยู่ที่กระจังหน้าแบบ diamond-pattern grille ที่มีเส้นตัดแบ่งเส้นเดียวอันเป็นเอกลักษณ์ของรถยนต์แบบคูเป้ของเมอร์เซเดส-เบนซ์ พร้อมเส้นสายที่ดูกว้างและมีลักษณะทอดตัวลงไปที่พื้น คล้ายกับลักษณะของ Mercedes-AMG GT รูปทรงของไฟหน้าที่ดูราบเรียบไปกับตัวถังยังได้รับการออกแบบให้มีเหลี่ยมมุมสอดรับกับเส้นสายบริเวณกระจังหน้าอย่างลงตัว ด้านข้างตัวรถเสริมความสง่า ด้วยลายเส้นที่อยู่สูงและลากเป็นวงโค้งตลอดคันรถ พร้อมมีการใช้เส้นสายที่ดูแข็งแกร่งบริเวณตัวถังเหนือล้อคู่หลังที่ค่อยๆ ทอดต่ำลงและผสานเข้ากับฝากระโปรงหลังที่มีลักษณะราบเรียบ ซึ่งเป็นเอกลักษณ์อีกประการหนึ่งของรถยนต์ตระกูล The CLS นอกจากนี้ รถยนต์รุ่นนี้ยังมาพร้อมกับหลังคาซันรูฟเลื่อนเปิด – ปิดได้ด้วยระบบไฟฟ้า, กันชนหน้า – หลัง และสเกิร์ตดีไซน์สปอร์ตจาก AMG, สัญลักษณ์ Mercedes-Benz บนคาลิปเปอร์เบรก, ล้ออัลลอยสปอร์ตจาก AMG แบบ 5 ก้านคู่ ขนาด 19" อีกทั้งยังมีชุดไฟหน้าแบบ MULTIBEAM LED และไฟท้ายแบบ LED พร้อมเทคโนโลยีไฟเบอร์ออฟติก
ดีไซน์ภายในห้องโดยสารของ The new CLS 300 d AMG Premium นั้นหรูหราเรียบง่าย แต่เพิ่มความพิเศษด้วยการติดตั้งไฟประดับที่ช่องลมของเครื่องปรับอากาศ เพื่อเสริมรูปลักษณ์ของช่องลมที่ดูคล้ายเครื่องยนต์ของเครื่องบินเจ็ทให้ดูโดดเด่นและสวยงามมากยิ่งขึ้น พร้อมเสริมลูกเล่นด้วยการเปลี่ยนสีเมื่อมีการปรับอุณหภูมิโดยการกระพริบเป็นเวลาสั้นๆ เป็นสีแดงเมื่อมีการปรับอุณหภูมิให้อุ่นขึ้นและเป็นสีฟ้าเมื่อปรับอุณหภูมิให้เย็นลง รวมถึงการออกแบบแผงหน้าปัดสำหรับผู้ขับขี่แบบดิจิตอล ที่ผู้ขับขี่สามารถเลือกรูปแบบการแสดงผลของแผงหน้าปัดได้ 3 แบบ เพื่อให้เหมาะกับความรู้สึกขณะขับขี่ หรือให้เข้ากับการตกแต่งภายในห้องโดยสาร โดยรูปแบบการแสดงผลทั้ง 3 แบบประกอบไปด้วยแบบคลาสสิก สปอร์ต และโปรเกรสซีฟ โดยแบบคลาสสิกและแบบสปอร์ตจะมีมาตรวัดจำนวน 2 ตัว ในขณะที่แบบโปรเกรสซีฟจะมีมาตร ขนาดใหญ่ตรงกลางและมีมาตรวัดขนาดเล็กอยู่ข้างใน
นอกจากนี้ เมอร์เซเดส-เบนซ์ได้มีการออกแบบเบาะที่นั่งสำหรับรถยนต์ตระกูลซีแอลเอสรุ่นใหม่โดยเฉพาะ พร้อมปรับการจัดวางเบาะที่นั่งของ The new CLS เป็นแบบ 5 ที่นั่งเป็นครั้งแรก โดยวัสดุหุ้มเบาะและฝีเข็มสำหรับทั้งเบาะที่นั่งคู่หน้าและเบาะที่นั่งตอนหลังที่อยู่ในตำแหน่งตรงกับเบาะที่นั่งตอนหน้าถูกจัดวางให้เหมือนกันทุกประการ เพื่อสร้างความรู้สึกให้คล้ายกับรถสปอร์ต 1 ที่นั่ง เบาะที่นั่งตอนหลังยังสามารถพับลงแบบ 40/20/40 ได้เพื่อขยายความจุของกระโปรงหลังที่มีความจุสูงถึง 520 ลิตร, เบาะที่นั่งคู่หน้าสามารถปรับระดับด้วยระบบไฟฟ้า พร้อม หน่วยบันทึกความจำ, พวงมาลัยพาวเวอร์แบบมัลติฟังก์ชั่นแบบสปอร์ต 3 ก้านท้ายตัด ที่ปรับน้ำหนักตามความเร็วรถด้วยระบบไฟฟ้า หุ้มหนัง nappa พร้อมปุ่มควบคุมแบบ Touch Control, ระบบ AUDIO 20 GPS และหน้าจอแสดงผลข้อมูลแบบ widescreen cockpit ขนาด 12.3 นิ้วต่อกัน 2 จอ, ระบบควบคุมและสั่งงานด้วย touchpad, กาบบันไดเรืองแสงพร้อมสัญลักษณ์ Mercedes-Benz, ชุดคันเร่งและแป้นเบรกแบบสปอร์ต อีกทั้งยังสามารถเลือกสีของไฟเรืองแสงล้อมรอบห้องโดยสารได้ถึง 64 สี (Premium ambient lighting)
ด้านความปลอดภัยและเทคโนโลยี โดดเด่นด้วยระบบ DYNAMIC SELECT ที่มีโหมดการขับขี่อันหลากหลาย ซึ่งทำให้ผู้เป็นเจ้าของสามารถสัมผัสถึงการขับขี่แบบเร้าใจหรือการขับขี่แบบ นุ่มสบายตลอดการเดินทางได้ในคันเดียว โดย DYNAMIC SELECT มีโหมดการขับขี่ 5 แบบ คือ ECO ที่ช่วยปรับการขับขี่เข้าสู่ระบบประหยัดน้ำมัน, INDIVIDUAL ที่สามารถช่วยจดจำรูปแบบการขับขี่ของผู้ขับได้, COMFORT ที่ช่วยให้ผู้ขับขี่รู้สึกผ่อนคลาย สะดวกสบายเหมือนขับรถซาลูน, SPORT เน้นการเพิ่มความเร้าใจในการขับขี่ให้มากยิ่งขึ้น และ SPORT+ ซึ่งเป็นโหมดที่สามารถใช้สมรรถนะเครื่องยนต์ได้สูงที่สุด และอัตราเร่งดีที่สุด, ระบบกุญแจ KEYLESS-GO พร้อม HAND-FREE ACCESS, ระบบแสดงผลข้อมูลการขับขี่บนกระจกบังลมหน้า (Head-up display), ระบบควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติ THERMATIC แบบ 2-Zone, ระบบปรับไฟสูงอัตโนมัติ (Adaptive Highbeam Assist), ระบบปรับโคมไฟหน้ารถตามการเลี้ยวของพวงมาลัย ALS (Active Light System), ระบบช่วยการนำรถเข้าจอดอัตโนมัติ (Parking Pilot including Active Parking Assist), ระบบช่วยรักษาระยะห่างจากรถที่อยู่ด้านหน้า (Active Distance Assist DISTRONIC), ระบบนำทาง (navigation system), ระบบเสียงรอบทิศทาง Burmester(R) Surround Sound System, ฟังก์ชันเชื่อมต่อโทรศัพท์มือถือ Apple Carplay & Android Auto และระบบ Bluetooth สำหรับเชื่อมต่อโทรศัพท์เคลื่อนที่
The new CLS 300 d AMG Premium มาพร้อมกับเครื่องยนต์ 4 สูบ ระบบเกียร์อัตโนมัติ 9 จังหวะ 9G-TRONIC และระบบเปลี่ยนเกียร์ที่พวงมาลัย (Steering - wheel Gearshift Paddles) ที่ช่วยให้ผู้ขับขี่สามารถเปลี่ยนเกียร์ได้อย่างรวดเร็ว ควบคุมแรงเหวี่ยงจากการทำงานของเครื่องยนต์ให้ต่ำลง ช่วยให้สมรรถนะการขับขี่นุ่มนวลและมีประสิทธิภาพมากขึ้น