奧迪 R8 搭載 5.2 升 V10 自然吸氣發動機，這臺發動機在不同路況下表現出色。

在高速路況下，它動力強勁，加速迅猛。像在德國高速，加速到 333km 時能充分展現其 V10 發動機的強悍性能。其最大功率能達到 449 千瓦（610 馬力），轉速達到 8250 轉時可釋放最大馬力，這種水平很多渦輪增壓發動機難以企及。

在賽道路況中，比如北美賽道駕駛，V10 發動機爆發的動力也極為強勁。其動力系統有兩種調校版本，低功率版本最大功率 397 千瓦（540 馬力），最大扭矩 540 牛·米；高功率版本最大功率 449 千瓦（610 馬力），最大扭矩 560 牛·米。

還有車主改裝加裝雙渦輪后，最大馬力能從原廠 610 匹提升到 1050 匹，加速性能無敵。

日常普通道路行駛，它配備的全時四驅系統能確保發動機動力均勻傳遞到每個車輪，在各種路況下都有出色的牽引力和操控性。同時，電磁阻尼技術能讓懸架快速適應不同路況，大大提升駕駛舒適性。

此外，發動機還配備了先進技術，如巡航時能實現 5 缸工作的閉缸技術、雙噴射系統和干式油底殼，提高了效率和燃油經濟性。