O V10 de 525 cv de potência a 8 mil rpm e 54 kgfm de torque a 6.500 rpm que anima este R8 tem por base o motor de idêntica configuração e cilindrada que equipa o Lamborghini Gallardo, marca controlada pela Audi. As alterações efetuadas pelos engenheiros da Audi em comparação à unidade que já tinham criado para a subsidiária italiana abrangeram a injeção, além dos sistemas de admissão e de escape. O objetivo foi adaptar o motor a um funcionamento mais suave e prático para a condução cotidiana.