El nuevo Audi R8 mide 4,42 m de largo y 1,94 m de ancho. Sus proporciones, con su habitáculo en una posición avanzada, una parte trasera larga y una relativamente corta distancia entre ejes, hacen reconocible a primera vista el concepto tecnológico del deportivo de motor central. Además, las grandes tomas de aire con aletas verticales y los faros LED que flanquean la ancha y baja parrilla Singleframe le confieren una poderosa imagen. En la vista posterior destacan el difusor, la pantalla de ventilación en el compartimento del motor y, en el V10 plus, un alerón fijo de CFRP.
El interior, lo define el «monoposto» en forma de arco que envuelve el cockpit en donde el salpicadero y los controles del climatizador están dispuestos a lo largo de su borde inferior. Los asientos deportivos de nueva factura llevan integrados los reposacabezas y en la versión plus, se dispone de asientos ligeros de tipo bacquet (opcionales en el V10). Tras éstos existe una zona de carga con 226 litros de capacidad, suplementada con un maletero de 112 litros en la parte delantera del coche.
El equipamiento de confort es muy generoso. Varios de los elementos más destacables son el MMI Navegación plus con MMI touch con el que se pueden controlar varias funciones del vehículo desde el volante o mediante voz, el sistema de sonido de Bang & Olufsen y el Audi Phone Box que complementan los dispositivos de infotainment.
El motor del nuevo deportivo de altas prestaciones de Audi se comercializa en dos versiones, con 540 CV para el R8 V10 y con 610 para el R8 V10 plus. El par motor máximo de 540 Nm y 560 Nm, respectivamente, está disponible a 6.500 rpm en los dos motores. Este motor atmosférico de 5,2 litros alcanza un régimen de giro elevado (hasta 8.700 rpm). Como en los coches de competición, el motor V10 tiene lubricación por cárter seco. Su sonido característico es ahora más pleno y Audi puede instalar un escape deportivo como opción.
Tras el motor V10 está la caja de cambios de siete velocidades S tronic, que ejecuta de forma extremadamente rápida los cambios de marchas que se realizan desde mandos electrónicos (shift-by-wire). La caja de cambios de doble embrague conlleva un sistema de tracción quattro de nuevo desarrollo, con un embrague multidisco accionado electrohidráulicamente que conecta el eje delantero. Este embrague distribuye el par motor entre los ejes de forma completamente variable, en función de las condiciones de circulación.
El ADN de competición del nuevo Audi R8 también se expresa en el área del tren de rodaje, con unas suspensiones de dobles brazos transversales realizadas en aluminio. En el V10 plus, el ajuste es muy deportivo y, como opción en las dos versiones, hay amortiguadores controlados electrónicamente (Audi magnetic ride). En las dos variantesde motor, el nuevo Audi R8 monta de serie llantas de 19 pulgadas y, como opción, de 20 pulgadas con neumáticos en formato 245/30 delante y 305/30 4/33 detrás. Los potentes frenos son discos de carbono-cerámicos en la versión superior y opcionales en el R8 V10. Además integra el sistema de tracción quattro y el Audi Drive Select.