De GL-Klasse X165 was leverbaar met vier motoren: drie benzineversies en één diesel. De instapbenzine is de 400 4MATIC met 333 pk, die met 9,2 l/100 km nog relatief zuinig is voor een auto van dit formaat. De 450 4MATIC met 367 pk is een vreemde eend in de bijt: die verbruikt maar liefst 14,7 l/100 km volgens de officiële cijfers, wat hem feitelijk onverkoopbaar maakt voor wie niet dagelijks langs de pomp wil staan. De topversie, de 500 4MATIC BlueEFFICIENCY, levert 435 pk en 700 Nm, goed voor een sprint naar 100 km/u in 5,4 seconden en een begrensde topsnelheid van 249 km/u.
De 7G-Tronic-automaat is een vertrouwde kennis van Mercedes, maar in de GL voelt hij soms wat lui. De motor is echter een pareltje: de 5,5-liter V8 loopt zijdezacht en trekt vanaf lage toerentallen al geweldig op, mede dankzij de 700 Nm aan koppel. Het is een motor die je niet hoeft te pushen; hij levert gewoon. De diesel, de 350 BlueTEC met 258 pk, is de meest verstandige keuze voor wie veel kilometers maakt: met 7,6 l/100 km en 192 g/km CO2 is hij een stuk zuiniger dan de benzineversies, al moet je dan wel inleveren op prestaties. Wie echt de prestaties van de 500 wil, moet accepteren dat hij beter is dan 89% van de concurrentie op vermogen, maar ook slechter dan 90% op CO2-uitstoot.