Comme le championnat international de voitures de tourisme de la Deutsche Tourenwagen Meisterschaft s'était terminé à la fin de 1996, les deux autres concurrents, Opel et Alfa Romeo, ayant quitté la compétition en raison des coûts élevés de leurs modèles 4RM, Mercedes-Benz n'avait pas de série supérieure pour y participer. Avec le succès de la BPR Global GT Series qui a conduit la FIA à prendre le relais et à la transformer en une série internationale connue sous le nom de championnat FIA GT, Mercedes-Benz a vu une occasion d'aller contre des constructeurs comme Porsche et Ferrari.

Suivant le design que Porsche avait conçu avec sa spéciale d'homologation 911, la GT1, Mercedes-AMG a été chargée par Mercedes-Benz de créer une voiture de course extrême qui conserve encore certains éléments d'une voiture de rue normale légale. Les concepteurs et ingénieurs d'AMG ont conçu et développé une voiture qui partageait certains éléments de design avec la Mercedes-Benz CLK, tout en ayant en dessous toutes les caractéristiques de série d'une voiture de course. Un moteur Mercedes-Benz M120 V12 serait au cœur de la voiture, monté derrière le cockpit. La carrosserie serait entièrement en fibre de carbone, avec de nombreux éléments de conception aérodynamique et des évents de refroidissement pour survivre sur la piste de course.

Pour tester la CLK GTR avant la construction des voitures, Mercedes-AMG a pris une mesure inhabituelle. Grâce au secret, Mercedes-AMG a pu acheter à Larbre Compétition une McLaren F1 GTR F1 désaffectée, championne en titre de la série BPR GT. Cet achat a d'abord permis à Mercedes-AMG de voir le type de temps au tour que ses concurrents pouvaient courir, pour servir de mesure des capacités de la CLK GTR. Plus important encore, Mercedes-AMG a entrepris de modifier cette F1 GTR en y attachant des pièces de carrosserie qui devaient être installées sur la CLK GTR. Mercedes-Benz a également utilisé son propre moteur V12 LS600 de 6,0 litres à la place du BMW V12[7], ce qui a permis à Mercedes-AMG de perfectionner l'aérodynamisme de la voiture avant même sa construction.

Après l'achèvement des deux premiers prototypes en 128 jours à peine après les premiers dessins, la CLK GTR est entrée dans la saison 1997 du championnat FIA GT et a fait ses débuts sur l'un des circuits de Mercedes-Benz, le Hockenheimring. Malheureusement, les nouvelles voitures n'ont pas pu briller, les problèmes de freins ayant éliminé une voiture après cinq tours et l'autre ayant terminé plus de 20 tours derrière la McLaren gagnante. Cependant, dès le tour suivant à Silverstone, la CLK GTR a commencé à montrer son rythme, terminant à moins d'une seconde de la gagnante McLaren. Au quatrième tour, de retour en Allemagne pour le Nürburgring, un troisième CLK GTR a été ajouté à l'équipe. Dans cette course, Mercedes-Benz a surclassé avec succès la flotte de McLarens, prenant la première et la deuxième place. L'équipe terminera la saison avec cinq autres victoires, à l'A1-Ring, Suzuka, Donington, Sebring et Laguna Seca, ce qui lui permettra de remporter le championnat par équipe ainsi que celui des pilotes pour Bernd Schneider.

Mercedes-Benz utilisera la CLK GTR pendant les deux premières manches de la saison 1998 avant de passer à la CLK LM. Cependant, l'équipe privée Persson Motorsport a remporté deux CLK GTR tout au long de la saison, prenant la deuxième place à Oschersleben avant de terminer l'année troisième au championnat par équipe.

Au départ, le moteur V12 de la CLK-GTR produisait une puissance d'environ 608 ch (447 kW ; 600 ch) et 538 ch (729 lb⋅ft) de couple.