El Audi R8 se comercializa con un único propulsor, un V10 atmosférico de 5,2 litros, con lubricación por cárter seco e inyección directa. Se ofrece en dos niveles de potencia, 570 CV y 620 CV. En ambos casos, el motor sólo se puede asociar a una caja de cambios S tronic de doble embrague y siete relaciones.