Mercedes osallistui Formula 1 -sarjan MM-kilpailuun ensimmäistä kertaa Ranskassa 1954, jossa se otti kaksoisvoiton. Juan Manuel Fangio voitti maailmanmestaruudet vuosina 1954 ja 1955. Mercedeksen kilpatoiminta kuitenkin päättyi vuoden 1955 Le Mansin kisassa tapahtuneen traagisen onnettomuuden jälkeen. Tuossa kisassa Mercedes-kuljettaja Pierre Leveghin auto suistui katsomoon ja 72 ihmistä kuoli ja noin 150 loukkaantui. Saman vuoden joulukuussa Neubauer sai tiedon Mercedeksen vetäytymisestä kilparadoilta. Näinä Grand Prix vuosinaan talli saavutti Fangion mestaruuksien ohella 9 voittoa, 17 palkintosijaa, 8 paalupaikkaa, 9 nopeinta kierrosta ja 139,143 MM-pistettä. Tosin valmistajille MM-pisteitä alettiin jakaa vasta 1958.