El motor de gasolina es de 1,4 litros, de inyección directa, con sobrealimentación y 150 CV. Audi dice que va colocado 6 cm más a la derecha que en un A3 no híbrido. El colector de escape forma parte de la culata y va refrigerado por agua, esto facilita el calentamiento del motor en el arranque y la refrigeración de los gases de escape. El radiador de aceite también tiene refrigeración líquida. Para poder tener calefacción cuando el e-tron funciona en modo eléctrico hay un calefactor eléctrico adicional al circuito de calefacción normal.

El motor eléctrico de 102 CV, síncrono de imanes permanentes, va alojado en la caja de cambios, que es automática de doble embrague y seis relaciones. Esta refrigerado por agua

Ambos motores están conectados entre sí por un embrague bañado en aceite (como los de la caja de cambios). El eléctrico gira siempre solidario con el eje primario de la caja de cambios. Así, el A3 e-tron puede funcionar en modo eléctrico (embrague abierto y, por tanto, el motor de gasolina desacoplado), en modo híbrido (embrague cerrado, ambos motores aportan trabajo) o sólo con el motor de gasolina (embrague cerrado y el motor eléctrico ofreciendo la mínima resistencia).

La batería está compuesta por 96 celdas con una capacidad total de 8,8 kWh, de los que se utilizan un 80 por ciento. La tensión que suministra varía entre 280 y 390 V. Todo el conjunto pesa 125 kg. Para su correcto funcionamiento debe funcionar a unos 25 ºC, lo que se consigue mediante un sistema de refrigeración líquida que también alcanza el módulo de electrónica de potencia y el cargador.