Xe được trang bị khối động cơ xăng 4 xy lanh, dung tích 2.0L C63 S cho công suất lên tới 469 mã lực và mô-men xoắn cực đại 545 Nm. Những con số này lớn hơn nhiều so với những chiếc xe được trang bị cùng động cơ M139l, thậm chí mạnh hơn cả A45 S với động cơ M139 đặt ngang.
Động cơ đi kèm hệ dẫn động 4 bánh hoàn toàn AMG Performance 4Matic + và hộp số tự động 9 cấp. Đây là thế hệ đầu tiên dòng xe C63 được Mercedes-AMG trang bị hệ dẫn động tất bốn bánh. Để đạt được sức mạnh “khủng” kể trên bên cạnh việc ứng dụng công nghệ từ đường đua Formula 1, C63 S mới còn được trang bị hệ thống hybrid nhẹ lên tới 400 volt.
Ngoài ra, còn có một bộ tăng áp lớn hơn. Nếu muốn sở hữu một chiếc xe mạnh mẽ hơn nửa khách hàng có thể chọn phiên bản C63 S kết hợp với trang bị bộ truyền động điện (EDU) gồm một mô-tơ điện đặt ở trục sau có công suất 201 mã lực 320 Nm.
C63 S đi kèm động cơ M139l và hệ thống EDU cho tổng công suất lên tới 671 mã lực và mô-men xoắn cực đại 1.020 Nm. Với sức mạnh trên, C63 S ở cả hai kiểu thân xe chỉ mất 3,4 giây để tăng tốc từ 0-100 km/h, nhanh hơn 0,6 giây so với C63 S cũ.