Se presentó oficialmente en el Salón del Automóvil de Detroit de 2008 con la denominación "Vision GLK". Se mostraron dos variantes, una de ellas pensada para uso todoterreno ("Freeside") y la otra para el asfalto ("Townside"), que poseen un motor Diesel de cuatro cilindros en línea y 2.2 litros de cilindrada que desarrolla 170 y 224 CV de potencia máxima respectivamente. En el Salón del Automóvil de Ginebra de ese año, se presentó una tercera variante híbrida denominada "Vision GLK Bluetec Hybrid", a la cual se le suma un motor eléctrico que en conjunto alcanzan los 224 CV.

La versión de producción del Clase GLK se ofrecerá inicialmente con dos motores gasolina: un 3.0 litros de 231 CV ("GLK 280") y un 3.5 litros de 72 CV ("GLK 350"); y dos Diesel: un 2.2 litros de 170 CV ("GLK 220 CDI") ó 204 CV ("GLK 250 CDI") y un 3.0 litros de 224 CV ("GLK 320"). De los cuatro motores, el Diesel de 2.2 litros es un cuatro cilindros en línea, y el resto seis cilindros en V. Ambos Diesel tendrán inyección directa con alimentación por common-raily turbocompresor.