Todos los motores del A3, sean de gasolina o Diesel, cumplen la normativa de emisiones Euro 4.

Audi ha escogido el motor de 1,6 litros y ocho válvulas para la versión más barata del A3. Las alternativas eran los dos motores de esta cilindrada más modernos que hay en el Grupo Volkswagen, el de 16 válvulas con inyección indirecta (en el Seat León, por ejemplo) y el de inyección directa del A2 FSI. Parece ser que la principal ventaja del motor de ocho válvulas es su coste.

Es un motor de aluminio (13 kilos más ligero que uno de hierro, según Audi), con culata monoárbol y admisión variable. Da 102 CV a un régimen bajo: 5.600. Su par máximo no es grande con relación a su cilindrada: 148 Nm a 3.800 rpm. Está disponible inicialmente con cambio manual de cinco velocidades y, posteriormente, con cambio automático Tiptronic de seis velocidades.

El motor FSI tiene inyección directa y 150 CV de potencia (más información de este motor). Tiene de serie una caja de cambio manual de dos ejes y, opcionalmente, dos tipos de caja automática, ambas de seis velocidades: Tiptronic o DSG (más información sobre esta caja). Audi está preparando una versión turboalimentada de este motor, pero no aparecerá antes de 2005.

Audi abandona el motor de cinco válvulas por cilindro, que tan buen rendimiento tiene. Según dice, este motor tiene problemas para cumplir la normativa de emisiones Euro 4, aunque distintos modelos de Audi con este motor la cumplen (el A4, por ejemplo).

El nuevo motor Diesel de 2 litros tiene la misma carrera que el 1,9 (95,5 mm), pero el diámetro pasa de 79,5 a 81,0. La culata tiene dos árboles de levas, que mueven las 16 válvulas por medio de balancines de rodillos.

El sistema de alimentación es por bomba-inyector, con una presión máxima superior a 2.000 bares. Los inyectores son de seis orificios. Además del catalizador de oxidación, necesita recirculación de gas de escape refrigerado.

Tiene de serie una caja de cambios de seis velocidades de tres ejes. Posteriormente podrá tener tracción total y cambio DSG.

Del motor Diesel de 1,9 litros y 105 CV aún no ha dado muchos datos. Es una variación del que tenía el anterior A3 TDI de 101 CV.

La caja de cambios Tiptronic de seis marchas es nueva; hasta ahora no se había utilizado en coches de motor transversal. Una característica de esta caja es que permite cambiar de una marcha larga a una corta sin pasar por las intermedias; por ejemplo, de sexta a segunda.

El sistema de tracción total es básicamente el mismo que había. Es una derivación del tracción delantera, con embrague multidisco de tipo Haldex que hace solidarias en mayor o menor medida a las ruedas traseras.