Buena parte del motor es de nuevo desarrollo, y ha sido especialmente configurado para disponer de una extremada facilidad de giro. Entrega 530 Nm de par a 6.500 rpm y una potencia de 525 CV a 8.000 rpm, aunque no alcanza su límite de giro hasta las 8.700 rpm, momento en el que los pistones recorren 26,9 metros por segundo. Dos válvulas de sonido en el sistema de escape, accionadas mediante presión negativa, modulan el volumen y el timbre del motor en función de la carga y de las revoluciones. El sistema utilizado de lubricación por cárter seco, además de permitir rebajar el centro de gravedad del conjunto, garantiza el suministro de aceite incluso con la aceleración transversal máxima de 1,2 G.
La carrocería Audi Space Frame (ASF), fabricada en aluminio, pesa 210 kg. Uno de sus componentes importantes es la pared divisoria entre el habitáculo y el compartimento del motor, que ha sido realizada con materiales acústicos con el objetivo de que el sonido del motor suene enérgico, pero sin comprometer el confort. El vehículo presenta un reparto de peso entre ejes de 44/56, y la suspensión de las cuatro ruedas cuenta con brazos transversales dobles fabricados en aluminio. El reglaje del tren de rodaje se ha enfocado con mayor intensidad que en el R8 de 8 cilindros a ofrecer un alto rendimiento, con más de 8.000 kilómetros de test realizados en el Nordschliefe de Nürburgring, aunque el sistema Audi Magnetic Ride se encarga de que en ningún caso esta eficacia comprometa el confort.
