Puis, en 1954, vient l'engagement en Formule 1, à partir du Grand Prix de France à Reims, au mois de juillet. Le résultat est sans appel : au volant des W196, Juan Manuel Fangio et Karl Kling font le doublé en qualifications et ne laissent aucune chance à leurs adversaires en course, lesquels finissent à plus d'un tour. Mercedes devient la première écurie de Formule 1 à faire la pole position et à s'imposer dès son premier Grand Prix. Fangio remporte aisément le titre mondial 1954. En 1955, il fait équipe avec le Britannique Stirling Moss, et c'est une deuxième saison de domination pour la firme allemande qui rafle un deuxième titre mondial des pilotes consécutif avec Fangio. Parallèlement à la Formule 1, Mercedes dérive la 300 SLR qui remportera plusieurs victoires en Championnat du monde des voitures de sport jusqu'à l'accident de Pierre Levegh aux 24 Heures du Mans 1955 où 84 spectateurs périssent. L'écurie dispute encore le RAC Tourist Trophy et les Targa Florio, qu'elle remporte, mais elle se retire aussitôt de toute compétition pour près de trois décennies. Toutefois, il n'en a pas fallu plus pour associer les W194, W196 et 300 SLR aux Flèches d'Argent d'avant-guerre. Ces voitures auront remporté les trois épreuves auxquelles elles ont participé en voitures de sport, et auront signé 9 victoires, 8 pole positions, 9 meilleurs tours et 17 podiums en 12 Grands Prix de Formule 1.