Caratterizzato da due diversi livelli di potenza: le AMG A45 avranno 387 CV a 6.500 giri/min e 480 Nm di coppia tra i 4.750 e i 5.000 giri/min mentre le AMG A45 S erogheranno ben 421 CV a 6.750 giri/min e 500 Nm tra i 5.000 e i 5.200 giri/min per una potenza specifica di addirittura 210,5 CV/litro, il nuovo motore si avvale di un basamento in alluminio, realizzato tramite un getto in conchiglia raffreddata ad acqua che permette di ottenere una struttura con elevati livelli di resistenza, di pistoni in alluminio forgiato che scorrono in cilindri rivestiti con trattamento Nanoslide e di valvole di scarico ingrandite rispetto al precedente M 133, grazie al riposizionamento degli iniettori di carburante e della candela di accensione leggermente angolati tra loro, così da ottenere una maggiore efficienza.

Come se non bastasse la testata motore fa affidamento su due alberi a camme con regolazione dell'albero a camme sia su aspirazione che scarico e con sistema Camtronic (regolazione della durata di apertura delle valvole) solo sul lato scarico e su un sistema d'iniezione a due stadi dove il primo immette il carburante a 200 bar nella camera di scoppio mentre il secondo integra una iniezione di benzina nel collettore d'aspirazione per aumentare la potenza quando viene richiesto. Inoltre, forte di una cilindrata di soli 1.991 cm3, di un valore alesaggio x corsa di 83,0 x 92,0 mm, di un rapporto di compressione poi non così eccessivo (9,0:1) e di un peso di appena 160,5 kg, questa nuova unità è in grado di frullare fino alle bellezza di 7.200 giri/min prima di murare contro il limitatore elettronico.

Per raggiungere tali valori di coppia e potenza in Mercedes non potevano che affidarsi anche a una buona unità di sovralimentazione. Ecco allora che la nuova unità M 139 vanta un nuovo turbocompressore a gas di scarico con tecnologia twin-scroll e con girante della turbina e del compressore dotata di cuscinetti volventi che non solo riducono gli attriti ma le permettono di essere più reattiva in fase di risposta e di raggiungere la bellezza di 169.000 giri/min. Tale unità di sovralimentazione è poi in grado di erogare una pressione massima di sovralimentazione pari a 1,9 bar per la versione da 387 CV (AMG A45) e pari a 2,1 bar per la versione da 421 CV (AMG A45 S). Valori che hanno inevitabilmente richiesto un sistema di raffreddamento del turbocompressore tramite acqua, olio e aria con quest’ultima che viene convogliata attraverso la copertura del propulsore, appositamente studiata per favorire il raffreddamento della turbina.

Infine, diversamente da tutti gli altri 4 cilindri trasversali della Casa della Stella (l'M260 della serie 35 o l’M133 delle precedenti 45), questa nuova unità è stato installato a bordo della nuove A45 girato di 180° cioè con il collettore di scarico e il turbo nella parte posteriore, tra il propulsore e l'abitacolo, e con il sistema di aspirazione e i componenti del filtro aria posizionati fronte marcia così da ridurre la lunghezza dei condotti, migliorare il convogliamento dei gas di scarico e dell'aria, innalzare ulteriormente le prestazioni e persino abbassare il cofano motore, rendendo l’intera vettura più aerodinamica.

Chiudono il cerchio di questo nuovo motore una pompa elettrica dell'acqua a portata variabile per la massima efficienza, un filtro antiparticolato per il raggiungimento delle ultimissime normative Euro 6d-Temp, uno Start&Stop con ripartenza rapida e la funzione Sailing per l’abbattimento dei consumi di carburante e la consueta cura degli uomini di Affalterbach che con la filosofia "one man, one engine” indicano come ogni motore venga assemblato a mano all’interno della fabbrica da un solo tecnico.