De Audi R8 werd in 2007 geïntroduceerd als 4.2 FSI quattro met een V8-motor wat tot 2009 het enige model bleef. In 2009 kwam de krachtigere 5.2 FSI quattro versie op de markt die een V10-motor heeft.
De R8 heeft standaard quattro vierwielaandrijving. Dit systeem maakt gebruik van een van Lamborghini afkomstige Viscokoppeling in plaats van Audi's gebruikelijke quattro-systeem. Het chassis is opgebouwd uit aluminium genaamd Audi Space Frame (ASF). Een techniek die al eerder gebruikt werd bij de Audi A2 en A8. Tevens heeft de R8 Audi Magnetic Ride, een adaptief schokdempersysteem.
Omdat Audi AG het merk Lamborghini bezit, heeft de R8 15% van de onderdelen gemeen met die van de Lamborghini Gallardo waaronder de optionele R-tronic transmissie. De Europese Audi R8 is tevens het eerste voertuig waarvan de koplampen geheel uit LED's bestaan. Ook kan de R8 optioneel besteld worden met het Bang & Olufsen Sound System, zoals bij andere duurdere modellen van Audi ook mogelijk is.
