El R8 mide 4,43 m de largo, 1,90 m de ancho y 1,25 m de alto. Es decir, son unas dimensiones semejantes a las de un Lamborghini Gallardo; el Gallardo es ligeramente más corto (4,30 m) y más bajo (1,16 m). Un Porsche 911 Turbo también tiene unas dimensiones semejantes a las de un R8.
La distancia entre ejes del R8 es 2,65 m. Está dentro de lo normal en un cupé biplaza con esta longitud (dibujo con las medidas). Un Gallardo o un Ferrari F430 tienen menos distancia entre ejes.
Según Audi, la carrocería hace un cierto efecto de succión en la parte inferior del coche, para limitar la pérdida de adherencia que hay por efecto del aire a gran velocidad. Además, hay un alerón en la parte trasera (imagen) que se despliega automáticamente cuando se alcanzan 100 km/h; se pliega cuando se reduce la velocidad a 35 km/h. Además, puede plegarse y desplegarse manualmente pulsando un botón.
El coeficiente aerodinámico Cx es 0,34 y la resistencia aerodinámica SCx es 0,68. Son datos más elevados que algunos modelos semejantes, como un Porsche 911 (vídeo sobre aerodinámica).
El motor es un ocho cilindros en V a 90º, atmosférico, fabricado en aluminio y con inyección directa de gasolina FSI. Tiene 4,2 l de cilindrada, una potencia de 420 CV a 7.800 rpm y un par máximo de 430 Nm, constante entre 4.500 y 6.000 rpm. Es un margen amplio para un motor atmosférico, sobre todo si tenemos en cuenta que llega también a un régimen alto, 8.250 rpm. El motor que lleva el Audi RS4, también un V8 FSI, no tiene par constante. La lubricación es por cárter seco.
La disposición del motor es curiosa. No está centrado, como ocurre normalmente cuando el motor está en posición central trasera longitudinal, sino ligeramente desplazado a la izquierda. El árbol de transmisión que va hacia el eje delantero queda ligeramente oblicuo en el sentido de la marcha (imagen).
Audi no utiliza en el R8 un sistema de tracción total permanente como el que tienen sus modelos de motor longitudinal delantero (comentario). En lugar de una tracción total con diferencial central, ha optado por una de fricción mediante un elemento viscoso; equivale a un sistema de tracción trasera con un eje delantero acoplable automáticamente, sin un control electrónico de ese acople.
Según las condiciones de conducción, las ruedas delanteras pueden hacer entre un 10 y un 35 por ciento de la fuerza que impulse al coche. Otros deportivos con tracción total y el motor por detrás de los pasajeros tienen un sistema similar, como el Lamborghini Gallardo o el Porsche 911 Turbo.
El R8 alcanza 301 km/h de velocidad máxima y puede acelerar de 0 a 100 km/h en 4,6 s y de 0 a 200 km/h en 14,9 s. Su consumo medio homologado es 14,6 l/100 km en la versión manual y 13,6 l/100 km en la versión «R Tronic».
La velocidad máxima es normal para su potencia, la aceleración es menor que la de otros cupés de este tipo (tabla comparativa). El consumo no es muy elevado, aunque hay algunos modelos como el Porsche 911 Turbo o el GT3 que tienen mejores prestaciones y consumen menos.
El bastidor es de aluminio y está construido con la técnica «ASF» que Audi emplea en modelos como el A8 (vídeo sobre la estructura).
Con esta técnica, hay piezas laminadas, extruidas y fundidas, unidas entre sí por distintas técnicas (soldadura, remachado o clinchado). En el R8, en cambio, la mayor parte de las piezas son perfiles extruidos (imagen), soldados entre sí (imagen).
La carrocería es de aluminio y también hay magnesio en otros elementos de la estructura. El volante también es de magnesio.
El peso del R8 es 1.635 kg, relativamente alto. Un Ferrari F430 (V8 y tracción trasera) pesa 1.450 kg. Un Lamborghini Gallardo (V10 y tracción total) pesa 1.565 kg. Un Porsche 911 Turbo (seis cilindros y tracción total) pesa 1.660 kg; se diferencia de los otros tres en que tiene el bastidor de acero en lugar de aluminio. Por la colocación del motor (central trasero y longitudinal), la carga sobre los ejes en vacío es 44/56 por ciento del peso del R8.
Debido a su peso y sus prestaciones, necesita un equipo de frenos también muy pesado. Delante lleva discos de 380 mm de diámetro con pinzas fijas de ocho pistones. Detrás lleva discos de 356 mm con pinzas de cuatro pistones. Los discos son compuestos, con la parte interna de aluminio y la zona de fricción de hierro. Opcionalmente puede llevar frenos cerámicos.
En España lleva de serie ruedas de 235/35 19" delante y 295/30 19" detrás. En otros mercados lleva de serie 235/40 18" delante y 285/35 18" detrás, con las que el diámetro de giro es 11,8 m (con las ruedas de 19" es mayor).
La suspensión tiene opcionalmente (Audi Magnetic Ride, 2.160 €) un sistema de amortiguación variable mediante fluido electroviscoso, como la que puede tener el Audi TT o el nuevo Audi A3 (vídeo sobre los amortiguadores). Lleva paralelogramos deformables en los dos ejes, con elementos superpuestos; delante tiene dos triángulos y detrás tiene un triángulo superior (imagen) y dos elementos independientes en la parte inferior (imagen).
La dirección es de cremallera con asistencia hidráulica y es más bien lenta (la desmultiplicación es 17,3 a 1). Una dirección rápida no conviene en un coche que pasa de 300 km/h.