Il motore V10 aspirato, posizionato centralmente tra gli assali, è il cuore di Audi R8. Nella versione performance, il motore libera ulteriori 50 cavalli raggiungendo la potenza totale di 620 cavalli. Ciò riduce il tempo di accelerazione per raggiungere i 100 km/h da 3,4 a 3,1 secondi ed aumenta la velocità massima da 324 a 331 km/h. Anche la coppia è chiaramente differente: a 6.500 giri al minuto sono disponibili 580 Nm.

Lo spoiler posteriore di Audi R8 Coupé V10 performance quattro è ciò che evidenzia fin dal primo sguardo, in modo chiaro ed evidente, le impressionanti performance del motore.

Oltre a riprodurre le performance, la sfida da affrontare è sempre nel riportare in strada, con precisione e determinazione, gli stessi risultati di una corsa su pista. Una prima importante risposta arriva dal telaio: gli assali trasversali in alluminio a due bracci muovono ciascuna delle ruote di Audi R8. Di serie Audi R8 Coupé V10 performance quattro monta il sistema di guida dinamica Audi drive select con quattro modalità di guida e ammortizzatori a taratura sportiva specifica, nonché, in opzione, Audi magnetic ride che adatta il lavoro degli ammortizzatori costantemente al tipo di strada affrontato e allo stile di guida adottato, modificandosi in pochi millisecondi su ogni singolo pneumatico. 

L’assistente alla sterzata è ancora migliore, si trasmette in modo più diretto al volante e assicura un feedback eccezionalmente preciso dalla strada. Lo sterzo dinamico opzionale regola l’angolo di sterzata in base alla velocità, in modo da garantire un handling estremamente agile. L’impianto frenante con dischi ceramici è di serie. Le pinze freno sono disponibili di serie in colore grigio e, su richiesta, per la prima volta anche in colore rosso.