该车装备5.2升FSI V10汽油发动机、R tronic顺序式自动变速器和quattro全时四轮驱动系统,并应用ASF奥迪空间框架结构等轻量化技术,使其运动性堪比高性能专业赛车。标准配置包括奥迪电磁减振系统、全LED大灯、带倒车影像的奥迪驻车系统等,选装配置包括陶瓷制动盘、赛车坐椅、精细Nappa真皮行李套件等。该车最大功率386千瓦,最大扭矩530牛米,从0加速到100公里/小时仅需3.9秒,从100公里/小时加速到200公里/小时也只需8.1秒,最高车速达到316公里/小时,成为当前最为强劲的量产奥迪车型。
基于奥迪R8 5.2 FSI quattro进行性能提升后发布的奥迪R8 GT限量版车型,最高车速更可达到320公里/小时,0到100公里/小时的加速时间则缩短为3.6秒。