Mercedes-AMG CLE 646 Spezialanfertigung bukan sekadar CLE dengan mesin lebih besar. Di balik angka 646 hp dan 850 Nm, Mercedes-AMG mengubah konfigurasi penggeraknya secara fundamental: mesin V8 4.0 liter biturbo M177 EVO dipadukan dengan flat-plane crankshaft, transmisi AMG SPEEDSHIFT TCT 9G, lalu seluruh tenaga dikirim hanya ke roda belakang.
Jantung mekanisnya adalah AMG M177 EVO 4.0 liter V8 biturbo dengan output 646 hp atau 475 kW. Torsi maksimum mencapai 850 Nm dan tersedia pada 2.500–4.500 rpm, sementara tenaga puncak dicapai pada rentang 6.000–6.250 rpm. Sistem mild-hybrid 48 volt melalui integrated starter-generator turut menyediakan tambahan 17 kW atau 23 hp, dengan torsi hingga 205 Nm.
Namun angka output bukan bagian paling menarik dari mesin ini. Mercedes-AMG menggunakan flat-plane crankshaft yang memiliki karakter berbeda dari konfigurasi crankshaft konvensional pada V8 cross-plane. Massa berputar yang lebih rendah membantu mesin merespons perubahan putaran dengan lebih cepat, sekaligus mendukung karakter revving yang lebih agresif.
Konfigurasi tersebut juga menjadi dasar untuk menghasilkan respons throttle yang lebih langsung. AMG kemudian menerapkan engine mapping khusus pada CLE 646 agar karakter mesin, respons pedal akselerator, dan delivery tenaga sesuai dengan orientasi mobil yang memang dirancang untuk digunakan di jalan raya sekaligus closed circuit.
Manajemen temperatur menjadi bagian penting karena mesin menghasilkan tenaga besar dalam rentang operasi yang luas. Sistem pendinginan menggunakan tiga sirkuit terpisah. Satu sirkuit temperatur tinggi menangani mesin, sedangkan dua sirkuit temperatur rendah digunakan untuk menjaga temperatur intake air, oli transmisi, serta komponen sistem 48 volt tetap berada pada kondisi kerja yang sesuai.
Dengan demikian, suplai udara ke mesin tidak hanya bergantung pada kapasitas turbocharger. Temperatur udara masuk juga dikontrol melalui sistem pendinginan tersendiri agar densitas udara dan konsistensi performa tetap terjaga ketika mesin bekerja keras, terutama dalam penggunaan berulang di lintasan.
Sistem pembuangan mendapat perlakuan khusus. AMG menggunakan performance exhaust system dengan kapasitas aliran yang lebih besar, sementara bagian cold-end dikembangkan bersama Akrapovič. Material titanium digunakan untuk membantu menekan massa sekaligus mempertahankan karakter sistem exhaust yang sesuai dengan mesin V8 berperforma tinggi.
Perubahan paling menentukan justru terjadi pada distribusi tenaga. CLE 646 meninggalkan sistem AMG Performance 4MATIC+ dan beralih menjadi rear-wheel drive. Artinya, seluruh 850 Nm disalurkan ke axle belakang tanpa bantuan penggerak roda depan.
Keputusan tersebut mengubah cara tenaga diterjemahkan menjadi gerakan. RWD memberikan ruang lebih besar bagi axle belakang untuk mengelola traksi sekaligus memungkinkan pengemudi memainkan throttle untuk mengatur attitude kendaraan. Dalam konteks CLE 646, karakter ini memang disengaja agar mobil tidak hanya cepat dalam akselerasi, tetapi juga memiliki perilaku yang lebih komunikatif ketika digunakan di lintasan.
Tenaga tersebut diteruskan melalui AMG SPEEDSHIFT TCT 9G. Transmisi otomatis ini menggunakan torque converter dan memiliki perpindahan gigi cepat, lengkap dengan fungsi double-declutch saat melakukan downshift. AMG juga menyesuaikan kalibrasinya dengan konfigurasi penggerak belakang pada CLE 646.
AMG DYNAMIC SELECT menyediakan pilihan karakter berkendara yang mengatur respons powertrain sesuai kebutuhan. Untuk akselerasi dari posisi diam, launch control mendapatkan kalibrasi khusus untuk sistem RWD tersebut sehingga tenaga besar dari mesin dapat dilepaskan secara terkontrol saat mobil mulai bergerak.
Hasil akhirnya tercatat pada angka performa yang cukup brutal untuk sebuah coupe jalan raya. Mercedes-AMG mencatat akselerasi 0–100 km/jam dalam 3,9 detik dan 0–200 km/jam dalam 11,4 detik. Kecepatan maksimum dibatasi pada 310 km/jam.
Untuk mencapai 300 km/jam, CLE 646 membutuhkan 36,8 detik pada konfigurasi Track dan 36,2 detik pada konfigurasi Street. Perbedaan tersebut menunjukkan bagaimana kalibrasi keseluruhan mobil dapat memengaruhi cara powertrain menerjemahkan tenaga menjadi akselerasi, bukan sekadar mengejar satu angka performa absolut.
Di titik ini, CLE 646 Spezialanfertigung memperlihatkan filosofi yang berbeda dari sekadar menaikkan output mesin. AMG mengambil mesin V8 M177 EVO, mengubah karakter mekanisnya melalui flat-plane crankshaft, mempertahankan temperatur kerja melalui tiga sirkuit pendinginan, memperbesar kapasitas aliran exhaust, lalu menghubungkannya dengan transmisi TCT 9G dalam konfigurasi rear-wheel drive.
646 hp kemudian menjadi hasil dari keseluruhan paket tersebut. Yang lebih penting, 850 Nm tidak hanya digunakan untuk menghasilkan angka akselerasi, tetapi menjadi bagian dari karakter penggerak yang memungkinkan CLE 646 bergerak dari grand-tourer bertenaga besar menjadi coupe berorientasi performa dengan respons powertrain yang jauh lebih eksplisit. 
