На платформе С-класса второго поколения (W203) были созданы две спортивных модели: Sportcoupe (3-дверный хэтчбэк) С-класса (С203) и купе и кабриолет CLK-класса (A209/C209). Однако по внутреннему оснащению и ценовой категории Mercedes-Benz CLK был ближе к седану Е-класса, поэтому в 2009 г. он был заменён 2-дверным Е-классом серии C207. На CLK ставились компрессорные 4-цилиндровые моторы в модификациях 200K (163 л.с.) и 200 CGI (170 л.с.), двигатели V6 в модификациях 240, 280, 320 и 350 (170-272 л.с.), V8 в модификациях 500 (306 л.с.) и 550 (388 л.с.) и дизельные силовые агрегаты в модификациях 220 CDI, 270 CDI и 320 CDI (150-224 л.с.). В комплектацию автомобиля входили электронные системы ABS и ESP, 5-ти или 7-ступенчатая автоматическая коробка передач с двумя режимами, двухзонный кондиционер, электрически регулируемые сиденья, система доступа без ключа, датчик дождя, навигация и парктроник. Стоимость CLK Coupe составляла от $36000 до $56000.

В 2002-2006 гг. топ-версия CLK-класса называлась CLK55 AMG и оснащалась 5.4-литровым атмосферным V8 мощностью 367 л.с., а в 2006-2009 гг. её заменила CLK63 AMG с 6.2-литровым V8 мощностью 481 л.с. В течение двух сезонов подряд Mercedes-Benz CLK63 AMG выступал в качестве машины безопасности в Формуле-1, и в 2007 г. компания выпустила ограниченную серию этого safety-кара под названием CLK63 AMG Black Series. Автомобиль имел двигатель мощностью 507 л.с., высокопроизводительную выхлопную систему, коробку передач AMG SPEEDSHIFT 7G-TRONIC, электронный блокируемый дифференциал, регулируемую спортивную подвеску, шины Pirelli P Zero Corsa 265/30 R19 спереди и 285/30 R19 сзади, вентилируемые перфорированные дисковые тормоза, расширенные колёсные арки, увеличенные передние воздухозаборники, задний диффузор и облегчённый салон без задних сидений.

Mercedes-Benz CLK второго поколения прославился благодаря гоночной карьере в немецком туринговом чемпионате DTM. В связи с этим в 2006 г. было построено 100 купе и 80 кабриолетов CLK AMG DTM - дорожной версии турингового спорткара. Они оснащались 5.4-литровым компрессорным мотором V8 мощностью 582 л.с., расширенными передней и задней колеёй и крыльями, панелями кузова из углеродного волокна, усиленной подвеской, самоблокирующимся дифференциалом, шинами Dunlop 225/35 R19 спереди и 285/30 R20 сзади, композитными дисковыми тормозами с 6-поршневыми передними и 4-поршневыми задними суппортами, задним антикрылом, гоночными сиденьями и овальным рулём. Компания утверждала, что Mercedes-Benz CLK AMG DTM Cabriolet является самым быстрым 4-местным кабриолетом в мире.