Die 1980er und 1990er-Jahre sind geprägt durch die Rückkehr von Mercedes-Benz auf die Rennstrecken: Den Stern tragen in dieser Zeit zunächst von 1985 bis 1991 die Rennsportwagen der Gruppe C. Von 1986 an folgen die Rennsport-Tourenwagen, die bis 1996 in der Deutschen Tourenwagen-Meisterschaft (DTM) sowie in der International Touring Car Championship (ITC) starten, und schließlich die Boliden der Königsklasse Formel 1.

Nach Einsätzen in der FIA-GT-Meisterschaft folgt 2000 der Einstieg in die neue Deutsche Tourenwagen-Masters (DTM). Hier holen die Mercedes-Benz Piloten bisher sechs Meistertitel (davon vier Titel durch Bernd Schneider), neun Vize-Titel und sechs dritte Platzierungen in der Meisterschaft. In der Markenwertung siegt Mercedes-Benz durchgehend von 2000 bis 2003, in den Jahren 2005 und 2006 sowie von 2008 bis 2010. Dreimal schafft der Stuttgarter Rennstall einen DTM-Dreifachsieg: 2001, 2003 und 2010.

Mercedes-Benz vereinbart 1984 mit dem Schweizer Rennstall von Peter Sauber in Zürich, Motoren für die Rennserie Gruppe C der Sportwagen-Prototypen zu liefern. Damit zeichnet sich die Rückkehr der Stuttgarter in den internationalen Rennsport ab, den Mercedes-Benz 1955 verlassen hat. Sauber fährt bereits seit 1982 in der Gruppe C. Zunächst setzt er Motoren von Ford und BMW in den Sportwagen-Prototypen C 6 und C 7 ein. 1985 präsentiert Sauber dann den C 8, in den der Mercedes-Benz Motor M 117 eingebaut ist – ein V8-Aggregat mit 4973 Kubikzentimeter Hubraum. Der C 8 gewinnt prompt das ADAC 1000-Kilometer-Rennen auf dem Nürburgring 1986.

Der von 1987 bis 1989 eingesetzte C 9 ist schließlich der erste Sauber-Mercedes, der ab 1989 als Mercedes-Benz Silberpfeil an den Start geht. Während der Bauzeit des Wagens trägt er – je nach Sponsor – verschiedene Bezeichnungen: In der Saison 1987 heißt er Kouros-Mercedes, danach bis 1989 Sauber-Mercedes und schließlich läuft er für ein Rennen im Jahr 1990 als Mercedes-Benz. Bis 1988 wird im C 9 der aus dem
C 8 stammende Motor M 117 verwendet, 1989 löst diesen der neue M 119 ab – ebenfalls ein V8 mit 4973 Kubikzentimeter Hubraum.

Von 1988 an tritt Mercedes-Benz offiziell wieder werksseitig in der Gruppe C der Rennsportwagen, an. Der mehr als 515 kW starke Sauber-Mercedes C 9 gewinnt insgesamt fünf Rennen, 1989 holt Sauber-Mercedes mit dem C 9 schließlich die Weltmeisterschaft. Für die Saison 1989 erhalten die schnellen Sauber-Mercedes den neuen V8-Biturbo M 119 mit Vierventiltechnik, der kurzfristig 680 kW liefern kann. Aber die Wagen werden nicht nur technisch weiterentwickelt, sie bekommen nun auch eine silberne Lackierung, die eindeutig signalisiert, dass Mercedes-Benz wieder auf der Rundstrecke um Siege fährt. Die neuen Silberpfeile fahren 1989 und 1990 zusammen 16 Siege bei insgesamt 18 Rennen nach Hause. Dazu zählt 1989 auch der Sieg bei den 24 Stunden von Le Mans mit Jochen Mass/Manuel Reuter/Stanley Dickens am Steuer.

1990 kommt der Sauber-Mercedes C 11 zum Einsatz, der Nachfolger des C 9. Dieser Sportwagen-Prototyp ist der erste Wagen von Sauber mit einem Kohlefaser-Chassis, was dem Fahrzeug eine besonders hohe Festigkeit verleiht. Am Ende der Saison gewinnt der C 11 erneut sowohl den Fahrer- als auch den Konstrukteurstitel der Weltmeisterschaft. Am Steuer sitzen in dieser Saison der WM-Sieger des Jahres 1989, Jean-Louis Schlesser, sowie sein Teamkollege Mauro Baldi. In diesem Jahr wird auch das Mercedes-Benz Junioren-Team gegründet, dem die Fahrer Michael Schumacher, Heinz-Harald Frentzen und Karl Wendlinger angehören. 20 Jahre später wird Schumacher als Formel-1-Pilot wieder in das Cockpit eines Silberpfeils zurückkehren.

1991 wird das Reglement der Gruppe C geändert, aufgeladene Motoren sind nun nicht mehr zulässig und der Hubraum wird auf 3,5 Liter begrenzt. Entsprechend diesem Reglement entwickelt Mercedes-Benz einen neuen V12-Motor für den neuen Rennwagen C 291. Dieser Wagen ist der letzte Gruppe-C-Wagen von
Mercedes-Benz. Er kann aber nicht an die Siege des C 9 und C 11 der Vorjahre anknüpfen.

Im Sommer 1983 ist der neue Typ 190 E 2.3-16 zu seinen Weltrekordfahrten in Nardo unterwegs. Zu dieser Zeit hat Mercedes-Benz die Arbeit an einer Rallye-Version des W 201 aufgegeben und konzentriert sich nun darauf, die Kompaktklasse als Rennsportwagen für die Rundstrecke aufzubauen. Bereits 1984 zeichnet sich die mit diesem Fahrzeug mögliche Rückkehr von Mercedes-Benz in den internationalen Motorsport ab: Für das offizielle Eröffnungsrennen des neuen Nürburgrings am 12. Mai 1984 stellt die Daimler-Benz AG 20 identische Fahrzeuge des Mercedes-Benz 190 E 2.3-16 bereit. Das neue, betont sportliche Modell der Kompaktklasse hat wenige Tage zuvor auf dem neu gestalteten Kurs seine Presse-Fahrvorstellung absolviert. Am Start sind 20 ehemalige Nürburgring-Sieger, die entweder beim Großen Preis von Deutschland oder beim 1000-Kilometer-Rennen Erfolge für sich erzielt haben – darunter Jack Brabham, Hans Herrmann, Phil Hill, Denis Hulme, James Hunt, Alan Jones, Niki Lauda, Klaus Ludwig, Stirling Moss, Alain Prost, Keke Rosberg, Jody Scheckter, Ayrton Senna und John Surtees.

Die Fahrer, deren Liste sich wie ein „Who is Who des Motorsports“ liest, steuern je einen der in technischer und optischer Hinsicht weitgehend seriennahen 190 E 2.3-16 um den neuen Kurs. Augenfälligster Unterschied zum reinrassigen Serienfahrzeug ist der eingebaute Überrollkäfig. Sieger des Eröffnungsrennens wird der damals 24-jährige Ayrton Senna, der sich bereits als großes Nachwuchstalent der Formel 1 einen Namen gemacht hat.

1985 erhält der 190 E 2.3-16 die Homologation für die Rennen der Gruppen A und N. Besonders wichtig für Mercedes-Benz wird dabei die internationale Deutsche Tourenwagen-Meisterschaft. Mit dem 221 kW starken 190 E 2.3-16 nehmen zunächst 1986 einige Privatteams, darunter auch AMG, in der Gruppe-A-Meisterschaft teil. Mit dem Rennsport-Tourenwagen, dessen 16-Ventil-Motor von AMG präpariert wird, sichert sich Volker Weidler 1986 auf Anhieb den Vizetitel. 1988 treten dann gleich fünf Mannschaften mit Werksunterstützung von Mercedes-Benz in der DTM an. Roland Asch holt den zweiten Platz der Gesamtwertung dieser Saison mit dem 190 E 2.3-16 Gruppe A. Diese Saison markiert endgültig den Wiedereinstieg von Mercedes-Benz in den Rennsport – denn gleichzeitig engagieren sich die Stuttgarter auch in der Gruppe C offiziell als Werksteam.

Auf Basis des Mercedes-Benz 190 E 2.3-16 entsteht 1989 der 190 E 2.5-16 Evolution als eine neue Variante, die auf ihren Einsatz in der Deutschen Tourenwagen-Meisterschaft ausgerichtet ist. Der Name des Wagens verrät, dass unter der Haube nun ein neuer Motor arbeitet: Der 2,5-Liter-Sechzehnventiler leistet 245 kW. Um auf das vom Reglement vorgeschriebene Gewicht von 1040 Kilogramm zu kommen, entfernen die Ingenieure nahezu die komplette Innenausstattung, außerdem kommt bei vielen Karosserieteilen – zum Beispiel Motorhaube, Kofferraumdeckel und Spoiler – der Werkstoff Kevlar® als extrem reiß- und zugfeste Kunstfaser für hohe Belastungen zum Einsatz.

1990 folgt der AMG Mercedes Rennsport-Tourenwagen 190 E 2.5-16 Evolution II, dessen Motor nun 274 kW leistet. Die Arbeiten an dem Wettbewerbsfahrzeug beginnen schon im August 1989. Um das Fahrzeug zu homologieren, muss
Mercedes-Benz mindestens 500 Exemplare des Typs bauen, im Mai 1990 verlassen die letzten der 502 produzierten Wagen die Bänder im Werk Bremen. Danach übernimmt AMG die weitere Optimierung und Ausstattung des Rennsportwagens. Sein Renn-Debüt gibt der Mercedes-Benz 190 E 2.5-16 Evolution II am 16. Juni 1990 auf der Nordschleife des Nürburgrings. Seit dem DTM-Finallauf am 15. Oktober 1990 auf dem Hockenheimring sind dann alle vom Werk unterstützen Teams auf Evo-II-Stand.

In vielen spannenden Rennen gegen die Konkurrenz von Audi, BMW und Opel sind die schnellen Mercedes-Benz Tourenwagen immer häufiger erfolgreich, was sich auch bald in Titeln auszahlt: In der Saison 1991 wird Klaus Ludwig Vizemeister auf Mercedes-Benz, und die Stuttgarter werden erstmals Markenmeister der DTM. 1992 holt Ludwig dann den Meistertitel zusammen mit der Markenmeisterschaft, Kurt Thiim auf Platz zwei und Bernd Schneider auf Platz drei machen den dreifachen Triumph perfekt.

Zählt man die Premiere auf dem Nürburgring mit, ist 1993 bereits die zehnte Rennsaison des Mercedes-Benz 190 E. Für sie entwickeln die Renningenieure von Mercedes-Benz als Nachfolger des Meisterautos von 1992, AMG Mercedes 190 E 2.5-16 Evolution II, den AMG-Mercedes 190 E Klasse 1. Der neue Name entspricht einer Änderung des Reglements in der DTM, wonach dem Rennsportwagen eine Minimalanzahl gebauter Fahrzeuge von 2.500 Exemplaren in zwölf aufeinanderfolgenden Monaten zugrunde liegen muss. Deshalb bildet nicht der nur 500 Mal gebaute, erfolgreiche Evo II die Basis der Klasse-1-Fahrzeuge, sondern der Mercedes-Benz 190 E 2.5-16.

Der AMG Mercedes 190 E Klasse 1 wiegt, wie es das Reglement verlangt, 1000 Kilogramm und ist damit 20 Kilogramm schwerer als der Wagen von 1992. Neu ist die Lage des Motors, der nun, im Vergleich zum Evo II, 5 Zentimeter tiefer und 12 Zentimeter weiter nach hinten versetzt liegt. Neu sind auch Teile der Karosserie und die Radaufhängung vorne, die nun aus Dreiecks-Querlenkern, Federbein und Stabilisator besteht. Die Motordaten jedoch sind mit denen des Evo II praktisch identisch. Roland Asch holt mit dem Typ 190 E Klasse 1 im Jahr 1993 den Vize-Titel der Fahrerwertung, gefolgt von Bernd Schneider, und auch die Markenmeisterschaft geht wieder an Mercedes-Benz.

1994 tritt Mercedes-Benz erstmals mit einem Rennsport-Tourenwagen auf Basis der
C-Klasse in der DTM an. Der 2,5-Liter-Sechszylinder ist vom Triebwerk des Typ E 420 abgeleitet und entwickelt in der Rennversion mehr als 294 kW. Mit dem Wagen, unter dessen Karosserie sich reine Renntechnik verbirgt, gewinnt Klaus Ludwig die Fahrerwertung der Deutschen Tourenwagen-Meisterschaft 1994, gefolgt von Teamkollege Jörg van Ommen. Den Markentitel gewinnt Mercedes-Benz zum vierten Mal in Folge.

1995 erhält die DTM eine Schwesterserie, die International Touring Car Championship (ITC). Mercedes-Benz tritt in diesem Jahr mit einem weiterentwickelten AMG-Mercedes C-Klasse Rennsport-Tourenwagen an, dessen Fahrersitz nun weiter nach hinten und zur Wagenmitte hin platziert ist, was dem Fahrer mehr Sicherheit bringt. Die selbsttragende Karosserie mit dem integrierten Überrollkäfig ist ein integrales Gebilde, das in dieser Generation des Rennsport-Tourenwagens eine um bis zu 300 Prozent höhere Steifigkeit als frühere Konstruktionen erreicht. Bernd Schneider gewinnt die DTM und ITC überlegen, in beiden Serien sichert sich Mercedes-Benz auch die Markenwertung.

Nach dem Ende der Deutschen Tourenwagen-Meisterschaft tritt Mercedes-Benz mit der neuen Rennversion der C-Klasse von 1996 in der Internationalen Tourenwagen-Meisterschaft an, die nach diesem Jahr ebenfalls eingestellt wird. Zwischen 1986 und 1996 hat sich Mercedes-Benz mit seinen schnellen Rennsport-Tourenwagen auf Basis des 190 E und der C-Klasse als erfolgreichste Marke der gesamten DTM/ITC-Zeit etabliert. Auf dem Konto der Stuttgarter stehen 84 Siege, 4 Fahrermeisterschaften, 5 Markentitel und 10 Vizemarkentitel.

In den Folgejahren startet Mercedes-Benz bei der FIA-GT-Meisterschaft mit dem CLK-GTR Rennsport-Tourenwagen von 1997 und dem Mercedes CLK-LM Rennsport-Tourenwagen des Jahres 1998. Der gemeinsam mit AMG entwickelte CLK-GTR von 1997 ist der erste Produktionsrennwagen mit einem Mittelmotor von Daimler-Benz. Sein Sechsliter-V12 leistet rund 440 kW. Mit einer anderen Motorvariante wird das Fahrzeug auch als Straßensportwagen an interessierte Kunden verkauft. Bernd Schneider gewinnt 1997 den Titel der Fahrermeisterschaft der GT1.

Der CLK-LM löst den Vorgänger während der Rennsaison 1998 ab. Ursprünglich ist der neue Rennsport-Tourenwagen mit V8-Motor gezielt für das 24-Stunden-Rennen von Le Mans entwickelt worden. Zwar gewinnt Mercedes-Benz im Juni 1998 diesen Marathon nicht, dennoch verläuft die restliche Saison äußerst erfolgreich, und Klaus Ludwig gewinnt auf CLK-LM die FIA-GT-Meisterschaft des Jahres 1998. In der Herstellerwertung belegt AMG-Mercedes zum zweiten Mal den ersten Platz.

Ebenfalls für Le Mans entsteht 1999 der GT-Prototyp Mercedes-Benz CLR mit einer Gesamthöhe von nur 1012 Millimetern. Das Fahrzeug wird von September 1998 an für die hohen Anforderungen des 24-Stunden-Rennens von Le Mans konzipiert und konstruiert. Entwicklungsziele sind eine Aerodynamik, die Höchstgeschwindigkeit bei relativ geringem Abtrieb gestattet, dazu ein möglichst geringes Gewicht und eine optimale Standfestigkeit, um der permanenten Höchstbeanspruchung der Technik über 24 Stunden gewachsen zu sein. Die technische Basis des neuen Fahrzeugs bildet der CLK-LM des Vorjahres. Trotz intensiver Vorerprobung und Langstreckentests scheiden Mark Webber und Peter Drumbeck mit Unfällen wegen aerodynamischer Probleme aus, Mercedes-Benz nimmt das dritte Fahrzeug danach aus dem Rennen.

Im Jahr 2000 kehrt die DTM zurück auf die Rennstrecke. Allerdings steht das Kürzel nun für eine neue Rennserie, das Deutsche Tourenwagen-Masters. Die Rennwagenschmiede von Hans Werner Aufrecht (HWA) in Affalterbach entwickelt für Mercedes-Benz den Rennsport-Tourenwagen Mercedes-Benz CLK-DTM zum Start in der neuen DTM. Der neue Tourenwagen schafft den Spagat zwischen niedrigen Entwicklungs- und Einsatzkosten sowie attraktiver Spitzensport-Tauglichkeit – das sind die Rahmenbedingungen, auf die sich die teilnehmenden Hersteller nach der Kostenexplosion in der alten DTM geeinigt haben.

Das wegweisende DTM-Reglement, das Chancengleichheit garantieren und die Kosten überschaubar halten soll, setzt den Konstrukteuren einen strengen Rahmen und fördert zwangsläufig die Kreativität innerhalb der Vorschriften der Serie. Rückgrat des heckgetriebenen Mercedes-Benz Coupés mit dem rund 330 kW starken Vierliter-V8-Motor ist ein Gitterrohrrahmen, an dem der Motor und die Radaufhängungen verschraubt sind. Ein zusätzlicher Sicherheitskäfig aus Kohlefaser-Verbundwerkstoffen umschließt den Sitz samt Kopfstützen, Pedalerie, Schalthebel, Lagerung der Lenksäule und Gurtsystem. Die Kühler liegen vor der Vorderachse. Sie sind zweigeteilt und schaffen damit Platz für das knapp ein Meter lange, zusätzliche Crashelement aus Kohlefaser. Die über dem Sicherheitskäfig ausgeformte Karosserie mit Dach, Seitenwänden und Türen aus Stahlblech hat die Silhouette des Serienmodells Mercedes-Benz CLK.

Der von HWA konstruierte Achtzylindermotor hat keine direkte Verwandtschaft mit einem anderen Motor von Mercedes-Benz. Zwei Air-Restriktoren mit 28 Millimeter Durchmesser schränken die Ansaugluft ein und setzen somit der Leistung ebenso Grenzen wie der Drehzahl. Mehr als 8000/min werden nicht erreicht, während das Drehmoment mehr als 400 Newtonmeter beträgt. Das Getriebe wird sequenziell geschaltet, die Übersetzungen der sechs Gänge liegen fest. Es stehen aber neun Vorgelege zur Wahl, um die Wagen an die unterschiedlichen Strecken anpassen zu können. Bernd Schneider gewinnt in der Saison 2000 mit dem D2 AMG-Mercedes die Fahrermeisterschaft, die HWA/AMG-Mannschaft sichert sich den Team-Titel.

Für 2001 konstruiert HWA einen neuen CLK-DTM, der sich in vielen Details von seinem Vorgänger unterscheidet: So sind die hinteren Kotflügelverbreiterungen anders geformt, und die hintere Radlaufentlüftung weist ebenso Unterschiede auf wie die Frontschürze. Der Motor erhält unter anderem neue Ansaugkanäle und Luftmengenbegrenzer. Die Leistung liegt bei 338 kW bei 8000/min. Zwei Rennen vor dem Saisonfinale verteidigt Bernd Schneider seinen Titel erfolgreich. 2002 holt Schneider den Vize-Titel für Mercedes-Benz, 2003 machen die Stuttgarter mit den DTM-Coupés einen dreifachen Sieg in der Fahrerwertung (Bernd Schneider, Christijan Albers und Marcel Fässler) perfekt – wie schon 2001. Gleichzeitig bringt die Saison 2003 die vierte Markenmeisterschaft in Folge.

2004 markiert einen Einschnitt in der DTM-Geschichte: Statt von den Coupés werden die neuen Fahrzeuge nun von Limousinen der Mittelklasse abgeleitet. So tritt
Mercedes-Benz mit einer neuen AMG-Mercedes C-Klasse an, die allerdings denselben Motor hat wie die seit 2000 eingesetzten CLK-Versionen. In diesen Coupés fahren 2004 die Junioren der Mercedes-Benz Teams. Gary Paffett kommt in dieser Saison auf den zweiten Platz der Fahrerwertung, gefolgt von Christijan Albers. Der Markentitel geht 2004 an Audi.

2005 starten sieben Fahrer aus fünf Nationen mit Fahrzeugen von Mercedes-Benz in der DTM. Unter anderem kehrt der ehemalige Formel-1-Pilot Mika Häkkinen nach Testfahrten im Jahr 2004 am Steuer einer AMG-Mercedes C-Klasse in den aktiven Motorsport zurück. Die neue Generation des Fahrzeugs ist unter anderem den neuen Aerodynamik-Regelungen der DTM entsprechend mit einer veränderten Abrisskante am Heckflügel ausgestattet. Gary Paffett gewinnt diese Saison, Bernd Schneider siegt 2006 auf der AMG-Mercedes C-Klasse. In beiden Jahren wird Mercedes-Benz Markenmeister.

Auf dem Genfer Automobil-Salon 2007 präsentiert Mercedes-Benz die neue AMG-Mercedes C-Klasse analog zum Serienmodell W 204. Auf das Konto der Vorgängertypen gehen bisher 54 Siege in 106 Rennen während der Jahre 1994 bis 1996 sowie 2004 bis 2006. Damit ist der Rennsport-Tourenwagen auf Basis der
C-Klasse das erfolgreichste Auto der DTM.

Im März 2006 beginnt die Entwicklung des neuen Rennwagens bei HWA. Unter anderem werden Türen, Frontscheibe und Haube komplett neu entwickelt und gefertigt, um die C-Klasse der neuen Silhouette anzupassen. Rund zehn Monate nach dem Beginn der Arbeiten fährt die neue AMG-Mercedes C-Klasse in Estoril/Portugal erstmals auf der Rennstrecke. Am Steuer sitzen Bernd Schneider und Bruno Spengler, Meister und Vizemeister der DTM 2006.

Der Achtzylinder-V-Motor mit 90 Grad Zylinderwinkel, 4 Liter Hubraum und 4 Ventilen pro Zylinder ist weiter optimiert worden. Mit den zwei vom Reglement vorgeschriebenen Luftmengenbegrenzern von jeweils 28 Millimeter Durchmesser leistet er jetzt 350 kW bei 7500/min und erzeugt ein maximales Drehmoment von 500 Newtonmetern. Die Ingenieure modifizieren auch die Radaufhängung, um Fahrdynamik und Handling weiter zu verbessern. Bruno Spengler holt 2007 den Vizetitel der DTM, Paul di Resta gelingt 2008 die gleiche Platzierung. 2009 belegt Gary Paffett Platz 2, gefolgt von Paul di Resta. In den Jahren 2008, 2009 und 2010 gewinnt Mercedes-Benz auch wieder die Teamwertung der DTM. Der Fahrertitel geht 2010 an Paul di Resta, Vizemeister wird Gary Paffett, und Bruno Spengler kommt auf Platz 3: Das bedeutet zum dritten Mal einen Dreifachsieg für Mercedes-Benz in der Saisonwertung des Deutschen Tourenwagen-Masters.