Sử dụng kết cấu thân liền 5 cửa, chiếc xe có chiều dài cơ sở 2,756 mm.
Cấu hình chính ở thế hệ này bao gồm hệ dẫn động cầu sau và dẫn động hai cầu đi kèm các lựa chọn động cơ xăng 3.0L V6 M 272 DE 30, 3.5L V6 M272 DE 30 và động cơ diesel CDI (Common-rail Direct Injection) 2.1L I4 turbo OM 651 DE 22 LA red, 2.1L I4 turbo OM 651 DE 22 LA, 3.0L V6 turbo OM 642 LS DE 30 LA. Hộp số được trang bị số tự động 7 cấp.
Về tính năng an toàn, GLK-Class X204 được trang bị hệ thống giảm chấn toàn diện, 9 túi khí bảo vệ, vùng biến dạng phía trước và sau, khoang hành khách chịu lực.
Phiên bản Mercedes GLK 300 4Matic được trang bị hệ dẫn động hai cầu, động cơ 3.0L V6 công suất cực đại 228 mã lực (SAE), hộp số tự động 7 cấp 7G-Tronic.
Các công nghệ an toàn được Mercedes trang bị như hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System), hệ thống ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Programme), chức năng chống chấn thương cổ, hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake Assist).
Các trang bị hiện đại khác như đèn pha thông minh ILS, giảm xóc Agility Control cũng được sử dụng trên mẫu xe này.