新奥迪S8搭载的450匹马力5.2升V10发动机是奥迪V型发动机的新一代产品，每个气缸均呈90度角分布，各气缸中心间距为90毫米。

　　发动机两排气缸间距为18.5毫米。与兰博基尼Gallardo车型的发动机相比，奥迪的这款发动机在关键区域进行了重新设计：缸径从82.5毫米增加到84.5毫米，冲程为92.8毫米，排量为5.204升。

　　奥迪10气缸发动机的曲轴箱采用低压铸造工艺，用过共晶铝合金铸造而成.这项技术提供了额外的气缸壁衬垫，使得气缸材料免于直接暴露在坚硬的硅晶体下，进而免于被磨损。所谓的“平板设计”——中间层结构——令曲轴箱具有极高的扭转刚度，并显著改善其振动特性。采用灰色铸铁铸造的轴承支架，不仅减少了铝合金箱体的热膨胀效应，同时也确保了主轴与箱体间的紧密配合公差。

　　连杆由锻钢制成，活塞由铝合金制成。在发动机额定转速下，它们的平均位移为21.7米/秒，同时油冷系统将温度控制在峰值以下。由于曲轴(轴径)偏置了18度，V10发动机得以在最佳间隔角度——72度时点火。一根位于V字形内的平衡轴不仅消除了惯性力，而且令这款发动机更为紧凑、精致。

　　10缸发动机的四根凸轮轴都可以根据载荷和发动机转速不断进行调整，凸轮轴角度调整范围为42度，从而调整气门重叠角度，优化了燃烧室的进气效率，进而提高了动力输出。凸轮轴——包括平衡轴、油泵、水泵等附件，均由位于发动机背面的免维护链条驱动，通过摇臂和液压挺柱来驱动40个气门。

　　进气门直径为32.5毫米，排气门直径28.0毫米。填充钠的排气门具有很好的冷却效果。

　　新奥迪S8的V10发动机采用了燃油直喷(FSI)发动机技术，实现了12.5:1的高压缩比，相应提高了燃烧效率。

　　搭载了燃油直喷(FSI)发动机的奥迪R8赛车曾5次代表奥迪参加勒芒24小时拉力赛，并赢得了其中的4次胜利。这些辉煌战绩有力地证明了汽油直喷(FSI)技术的动力潜能。新奥迪S8的汽油直喷系统采用特定的高级博世机电系统MED9.1。

　　共轨燃油供给系统以高达100巴的压力将燃料直接而及时精准地喷入燃烧室。在发动机低转速和低负载的情况下，电控气流导板可形成空气涡流运动，可变长度进气管与之结合，能使内部燃烧过程变得更有效。两级式的镁合金可变进气管配置具有同样功效。根据载荷和发动机的转速，在大约4000转/分钟时，电控阀门将从675毫米的长径转向307毫米的短径。

　　四个更接近排气管安装的主触媒转换器负责控制新奥迪S8 V10发动机的废气排放。

　　为实现大扭矩和高功率，新奥迪S8对动力澎湃的10缸发动机进行了优化。可以在7000转/分的转速时达到450匹马力的功率，在3000转/分与4000转/分的转速之间即可实现540牛??米的最大扭矩。

　　即使在2300转/分的转速下，发动机也能迸发出90%的最大扭矩。V10发动机展示出了灵敏的油门响应和顺畅的运转，在负载运转时还能发出跑车特有的优雅音浪。与普通的赛车发动机大为不同的是：这款具备运动元素的10缸发动机振动轻微，更为精致。

　　V10发动机令这款豪华运动轿车具备了高品质跑车的卓越道路性能。新奥迪S8从静止到100公里/小时的加速时间仅为5.1秒。低至0.29的风阻系数，使其轻而易举地达到极速250公里/小时(电子限速)。

　　这款发动机百公里油耗仅为13.9升(临时数字)——这得益于奥迪一贯坚持的轻量化设计，奥迪A8正是依靠这一理念在竞争对手中独树一帜。由于采用了奥迪空间框架结构(ASF)及quattro全时四轮驱动技术，新奥迪S8的重量仅为1940公斤。在新奥迪S8上，平均每马力只需推动4.31千克重量——这一数值已经达到了跑车的功率重量比。