ה-GLE350de עושה שימוש במנוע ארבעה צילינדרים טורבו-דיזל בנפח 2.0 ליטר (194 כ"ס) המשודך למנוע חשמלי עם 136 כ"ס ותפוקה משולבת של 320 כ"ס. היחידה היברידית משודכת לתיבת תשעה הילוכים אוטומטית (לעומת שבעה הילוכים בדגם היוצא) והנעה כפולה עם אפשרות לחלוקת כוח משתנה לפנים–אחור.
המנוע החדש מאפשר זינוק ל-100 קמ"ש ב-6.8 שניות בדרך ל-210 קמ"ש מרביים. המנוע החשמלי ניזון ממצברים בקיבולת 31.2 קוט"ש המאפשרים טווח נסיעה חשמלי של בין 90 ל-99 ק"מ עד מהירות של 160 קמ"ש, טווח חשמלי גדול פי שלושה מהדגם היוצא. בדומה לגרסאות היברידיות-נטענות של מתחריו הגרמנים, ב.מ.וו X5 ואודי Q7, גם הוא לא מאפשר שורת מושבים שלישית המוצעת בגרסאות הרגילות.
ה-GLC300e שומר על מנוע ארבע צילינדרים בנפח 2.0 ליטר (211 כ"ס) בעוד המנוע החשמלי התחזק ב-7 כ"ס (122 כ"ס). התפוקה המשולבת נותרה ללא שינוי - 320 כ"ס - אך גם כאן יש תיבת תשעה הילוכים אוטומטית במקום שבעה בעבר, והיא מאפשרת קיצוץ של 0.2 שניות בזינוק ל-100 קמ"ש (5.7 שניות) ו-230 קמ"ש מרביים (8 קמ"ש יותר). קיבולת המצברים גדלה מ-8.7 קוט"ש ל-13.5 קוט"ש דבר המאפשר טווח נסיעה של בין 39 ל-44 ק"מ לעומת 34 ק"מ בדגם היוצא, למהירות של עד 130 קמ"ש.