早在1930年代賽車運動的啟蒙時期,梅賽德斯-賓士就已開始涉入格蘭披治大賽的領域。在當時主政的納粹黨大力金援下,包括梅賽德斯-賓士與汽車聯盟(今日奧迪車廠的前身之一)等德國汽車品牌的車隊,以德國國家代表隊(又經常被稱呼為「銀箭」車隊,Silver Arrows)的身份囊括了1932年之後所有的歐洲格蘭披治大賽(英语:European Championship (auto racing))(European Grand Prix Championship)冠軍。直至二次世界大戰前,因為時局動盪而暫時停止對國際性賽車活動的參與。
1950年時世界一級方程式賽車開始舉辦,而梅賽德斯-賓士則是在1954年時以「戴姆勒-賓士公司」(Daimler-Benz AG)作為隊名重返賽車界,開發出W196賽車(德语:Mercedes-Benz W 196),而1954年賽季半途才離開瑪莎拉蒂車隊加入梅賽德斯-賓士的胡安·曼努埃爾·方吉歐則成為該廠旗下第一位F1車手,在1954年7月4日舉辦的法國大獎賽中首度出賽,並贏得當年的車手冠軍。該車隊在1955年賽季原本也擁有非常優異的表現,旗下兩名最重要的車手方吉歐與史德靈·摩斯輪流拿下5個分站的冠軍,但是在1955年6月11日發生的利曼慘劇中,代表梅賽德斯-賓士參加利曼24小時耐久賽的法國車手皮耶·列文(法语:Pierre Levegh)在高速直線道的末端與對手擦撞失控、撞擊路邊之後騰空並解體,著火的車體碎片射入直線道末端的觀眾席,造成列文本人與83名觀眾死亡,超過百餘人受傷。在這次重大的意外之後梅賽德斯-賓士全面撤出所有的賽車活動,從此從賽道上銷聲匿跡。
在離開賽車場超過30年之後,梅賽德斯-賓士在1990年代初期開始進行重返F1賽場的佈局。一開始時該廠是與英國賽車工程公司伊爾摩(英语:Ilmor)(Ilmor)合作,由梅賽德斯-賓士提供引擎本體,再由伊爾摩進行調校之後,以伊爾摩的名義成為1991年賽季萊頓房產車隊(英语:Leyton House Racing)(Leyton House Racing)的引擎供應商。1992年賽季萊頓房產車隊改回原本的馬爾齊(March)隊名並繼續由伊爾摩供應梅賽德斯-賓士基礎的引擎,除此之外伊爾摩也成為泰利爾車隊的引擎供應商。
1993年時,梅賽德斯-賓士擴大對伊爾摩的持股,並且透過其成為索伯車隊(Sauber)的實際引擎供應者。雖然在官方名義上索伯車隊在1993年賽季中並沒有冠名引擎供應商,但該車隊的引擎上蓋卻可以看到「Powered by Mercedes-Benz」的字樣。1994年賽季是「梅賽德斯-賓士」這個名字正式重返F1場上的第一年,這一年除了以車廠本名作為索伯車隊的冠名贊助商之外,也透過伊爾摩的名義同時供應引擎給新成立的太平洋車隊(英语:Pacific Racing)(Pacific Racing)。
2001年時伊爾摩的靈魂人物、創辦人之一的保羅·摩根(英语:Paul Morgan (engineer))(Paul Morgan)因為駕駛古董飛機發生空難而身亡,原經營團隊淡出,當時梅賽德斯-賓士的母集團戴姆勒-克萊斯勒增加持股率至55%而成為絕對大股東,並將該公司更名為梅賽德斯-伊爾摩(Mercedes-Ilmor)。2005年時伊爾摩成為戴姆勒-克萊斯勒集團的獨資子公司,並改名成「梅賽德斯-賓士高性能引擎公司」(Mercedes-Benz High Performance Engines Ltd.),也就是之後的梅赛德斯AMG高性能动力总成(Mercedes AMG High Performance Powertrains)。2009年開始,梅賽德斯AMG高性能動力總成同時供應引擎給邁凱輪車隊、布朗車隊以及印度力量車隊。2014年加入供應威廉斯車隊。2015年加入供應蓮花車隊。
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