مرسدس-AMG برای بازگشت به ریشه‌های اصیل خود در دنیای تیونینگ و خودروهای پرفورمنس، موتور V8 را به بدنه CLE پیوند زده و یکی از افراطی‌ترین خودروهای تاریخ خود را ساخته است. این مدل با نام CLE 646 Spezialanfertigung (سفارش ویژه) شناخته می‌شود و بر اساس CLE 53 ساخته شده و سپس به طور کامل تغییر یافته است؛ درست مانند روشی که در مدل‌های تاریخی AMG پیش از ادغام این برند با مرسدس-بنز رایج بود. این پروژه که AMG آن را مهندسی‌محور می‌نامد، در ابتدا فقط یک نمونه آزمایشی پشت درهای بسته بود.
در قلب این کوپه، موتور جدید ۴.۰ لیتری توین‌توربو V8 به نام M177 Evo قرار دارد که برای نخستین بار در S-Class فیس‌لیفت معرفی شد. این موتور به ۶۳۷ اسب بخار (معادل ۶۴۶ PS که دلیل نام‌گذاری ۶۴۶ است) و ۶۲۷ پوند‌فوت گشتاور ارتقا یافته و یک اگزاز تیتانیومی اختصاصی Akrapovic نیز به آن افزوده شده است. شتاب صفر تا ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت این خودرو ۳.۹ ثانیه است (۰.۱ ثانیه سریع‌تر از CLE 53 با پکیج Pro) و ۰ تا ۲۰۰ کیلومتر بر ساعت را در ۱۱.۴ ثانیه طی می‌کند.
برای به حداکثر رساندن عملکرد در پیست، سیستم چهارچرخ محرک حذف شده و خودرو به دیفرانسیل عقب تغییر یافته است. کاهش وزن نیز یکی دیگر از مزایای این تغییر است. CLE 646 با استفاده از بدنه فیبر کربن، شیشه‌های پلی‌کربنات و باتری ۱۲ ولتی متفاوت، در مجموع ۱۷۰ کیلوگرم سبک‌تر شده و با وجود موتور بزرگ‌تر و سنگین‌تر، وزن نهایی آن ۱۸۹۵ کیلوگرتر است؛ یعنی ۳۰ کیلوگرم سبک‌تر از CLE 53. این خودرو همچنین به قفس غلتش یکپارچه، تعلیق کویل‌اور فولادی ساخت KW، ترمزهای کربن-سرامیکی با کالیپرهای شش‌پیستونی جلو و رینگ‌های فورج ۲۰ اینچی مجهز شده و ۶۰ میلی‌متر نیز عریض‌تر از CLE 53 است. در داخل، صندلی‌های عقب و عایق صدا حذف شده و به جای آن‌ها صندلی‌های باکت اسکلتی و گزینه کمربند شش‌نقطه‌ای رانندگی ارائه می‌شود.
CLE 646 به عنوان دومین خودرو در برنامه «Mythos» مرسدس (پس از SL PureSpeed) عرضه می‌شود و تنها در ۳۰ دستگاه تولید خواهد شد. قیمت نهایی هنوز اعلام نشده، اما قطعاً فراتر از شش رقم خواهد بود. با این حال، اهمیت این مدل فراتر از فروش است؛ چرا که ثابت می‌کند موتور V8 در پلتفرم CLE جا می‌گیرد و AMG اراده لازم برای ادامه عرضه چنین موتورهایی را دارد.