De tussen de assen geplaatste atmosferische V10-motor is het hart van de Audi R8. Deze 5.2 FSI-krachtbron maakt indruk. Zo piekt het koppel van 560 Nm bij 6.200 toeren. De vele technologisch geavanceerde details duiden op de directe relatie met de autosport. Dankzij de dry-sumpsmering en dus het ontbreken van een oliecarter is de motor extra laag in te bouwen, wat een van de technische verklaringen is voor het scherpe stuurgedrag van de Audi R8. De speciale ontstekingsvolgorde van de tiencilinder levert een karakteristiek geluid op. De Audi R8 Spyder V10 quattro maakt met schor blazen en brullen zijn gemoedstoestand aan de buitenwacht duidelijk.
De middenmotor levert 419 kW (570 pk), waarmee u na slechts 3,5 seconden al 100 km/h rijdt. Dan bent u nog maar 222 km/h verwijderd van de topsnelheid. Op weg naar de vmax wordt u geholpen door de nieuw ontwikkelde 7-traps S tronic transmissie, waarvan de versnellingen dicht op elkaar liggen, en de geoptimaliseerde quattro-aandrijving die het aandrijfkoppel altijd optimaal over de wielen verdeelt. Mede hierdoor neemt de Audi R8 Spyder V10 quattro een beslissende voorsprong op het gebied van tractie, dynamiek en rijveiligheid.