En 1993 Mercedes-Benz regresó a la Fórmula 1 (F1) como suministrador de motores del equipo de F1 Sauber, con un motor V10 fabricado por Ilmor. En 1995, el Mercedes-Ilmor F1-V10 fue llevado a McLaren reemplazando a Peugeot. En 1996 Mercedes compró la compañía de Ilmor y continuaron construyendo y diseñando los motores para McLaren. En la carrera inaugural de la temporada de 1997 de la F1 el británico David Coulthard consiguió la victoria para el equipo McLaren-Mercedes, y lo introdujo en una nueva era de éxitos. Este hecho tuvo una gran relevancia, ya que fue el primer éxito de McLaren en tres temporadas y el primero de Mercedes-Benz desde que Juan Manuel Fangio ganara el Gran Premio de Italia de 1955. McLaren y Mercedes lograron el título de constructores en 1998 y dos títulos de piloto en 1998 y 1999 (ambos del finlandés Mika Häkkinen).
Sin embargo, en los tres años siguientes hubo un significante descenso en los resultados de Mercedes en la F1, al punto de ganar solo 4 carreras en 3 años, mientras sufrían numerosas roturas de motor y retiradas de carrera, motivando la salida y retiro del bicampeón mundial Mika Häkkinen. En 2003 Mercedes y McLaren crearon un automóvil superdeportivo, el Mercedes-Benz SLR McLaren: el cual tiene una carrocería de fibra de carbono con un motor V8 sobrealimentado de 5,5 litros. Este es el mismo motor que llevan otros Mercedes (como son el SL55 AMG) aunque ha sido mejorado para llevarlo a producir 454kW y un par motor de 780NM. El SLR alcanza una velocidad máxima de 330km/h y acelera de 0 a 100 en 3,8 s. En el mercado desde 2005, su precio aproximado es de 500 000 dólares.La temporada 2005 fue mucho más exitosa para Mercedes, ganando 10 de los 19 GP de la temporada, pero terminando segundos en la lucha por el título de constructores, detrás de Renault F1 Team (debido principalmente a que los fallos y roturas de los motores continuaron); y con su piloto Kimi Räikkönen terminando segundo por detrás del español Fernando Alonso (Renault) en el título de pilotos mientras que 2006 fue otra temporada mediocre, Fernando Alonso (Renault) volvió a ganar el campeonato de pilotos y Renault F1 Team el título de constructores. En 2006 se hizo una nueva versión más potente llamada SLR 722 Edition para conmemorar la victoria en la carrera panamericana de décadas atrás.
EL 16 de noviembre de 2009, Mercedes-Benz compró el equipo Brawn GP, vendiendo a McLaren el 45% de las acciones que poseía, convirtiéndose así en un simple suministrador de motores a McLaren. Esto implica que pronto, los motores Mercedes dejaran de ser suministrados para McLaren y al resto de equipos porque Mercedes GP (El nuevo equipo que compró a Brawn GP) seguirá su camino y toda la tecnología será para él.
Tecnología armamentista
Según Klaus Werner y Hans Weiss, autores de "El Libro Negro de las Marcas", la compañía Daimler AG (Mercedes Benz) no sólo vende autos, también tiene el 22,5% de participación -y es de hecho el mayor accionista- de la European Aeronautic Defence and Space Company (EADS N.V.), a la cual el Ministerio de Defensa de Francia le encomendó el desarrollo del denominado "Programa M-51"; el M-51 es un misil de tres etapas con un peso mayor de 50 toneladas; el misil está dotado de tres cabezas explosivas, las cuales son nucleares. Esto es controversial porque con el M-51, Alemania, que es un Estado signatario del "Tratado de No Proliferación de Armas Nucleares" (TNP), queda entonces incluída dentro de los fabricantes de misiles atómicos. También fabrican helicópteros militares (AS 550C3, EC 130 B4, AS 555, Tigre UHT y minas antipersonales denominadas Muspa y Miff.