Kling è stato determinante nello sviluppo del ritorno di Mercedes alla competizione internazionale nei primi anni '50, e la sua vittoria nella gara su strada Carrera Panamericana del 1952, guidando l'allora sperimentale Mercedes-Benz 300SL, è stato un punto decisivo nel garantire alla direzione di Daimler-Benz che il motorsport aveva un posto nel futuro di Mercedes. Richiamato nella rivitalizzata squadra di Mercedes Grand Prix nel 1954, finì meno di un secondo dietro il leggendario Juan Manuel Fangio nel suo debutto in Formula Uno, prendendo il secondo posto nel Gran Premio di Francia del 1954
al circuito veloce Reims-Gueux. Questa promettente partenza non durò, e con l'arrivo di Stirling Moss alla Mercedes nel 1955 Kling fu effettivamente degradato al terzo pilota. Tuttavia, lontano dal Campionato del Mondo, Kling ha ottenuto una vittoria impressionante nel Gran Premio di Berlino (ad AVUS, un altro circuito ad alta velocità). Lasciò la squadra di Formula Uno alla fine della stagione, per succedere ad Alfred Neubauer come capo della Mercedes Motorsport. Fu in questo posto durante le loro campagne di successo degli anni '60, occasionalmente prendendo il volante personalmente. In una di queste occasioni guidò una Mercedes-Benz 220SE alla vittoria nel potente rally trans-africano Algiers-Città del Capo del 1961.