Der Antrieb des Audi R8 basiert auf einem Leichtmetall-V8 mit mit 84,5 mm Bohrung und 92,8 mm Hub. Für ausreichende Schmierung des 420 PS starken Aggregats sorgt eine Trockensumpf-Schmierung mit 14,2 Litern Motoröl. Zwischen 4.500 und 6.000 Umdrehungen pusht der V8 430 Newtonmeter Drehmoment an den quattro-Antrieb. Dank einer sehr hohen Verdichtung von 12,5:1 und der modernen FSI-Direkteinspritzung hält sich der Verbrauch für diese Leistungsklasse in erfreulichen Grenzen.