Las principales novedades del vehículo se resguardan bajo la luneta trasera, que expone generosamente el poderoso motor V10 de 5.2 litros. El nuevo propulsor atmosférico desarrollado por Audi combina la lubricación por cárter seco con la inyección directa de gasolina FSI para entregar unas cifras de 525 CV a 8.000 rpm, 530 Nm de par a 6.500 rpm y una relación peso/potencia de 3,09 kg por CV. De los 1.620 kg totales del vehículo -por 1.560 kg del Audi R8 4.2 FSI- 258 kg corresponden al propulsor -31 kg más que el V8 que montaba hasta ahora. Las prestaciones del Audi R8 5.2 V10 se completan con una aceleración de 0 a 100 km/h en 3,9 segundos (4,6 s en la versión V8) y una velocidad máxima de 316 km/h.
Exteriormente, las modificaciones introducidas respecto a la versión de 8 cilindros son mínimas, pero apreciables. Afectan principalmente a las tomas de aire frontales y a las salidas de aire traseras, cuyo diseño se ha simplificado y se ha pintado de un negro brillante. Los perfiles de la parrilla frontal presentan una terminación cromada, y los faldones laterales son algo más anchos y prominentes. Otro de los rasgos distintivos del Audi R8 5.2 V10 quattro son los grupos ópticos con tecnología LED y las llantas de 19 pulgadas con diez brazos en forma de Y, que también forman parte del equipamiento de serie del exclusivo modelo.
A partir del segundo trimestre de 2009 la marca de Ingolstadt iniciará la comercialización en España del Audi R8 5.2 FSI quattro con un precio de 157.900 euros, 166.000 euros si se opta por el cambio R Tronic.
