Es un prototipo con carrocería de todoterreno de 4,88 metros de longitud (menor que Audi Q7) con cuatro plazas individuales.

Su aspecto exterior es similar al de otro prototipo que Audi presentó en septiembre de 2015, el Audi e-tron quattro; también comparten elementos estructurales ya que tienen la misma plataforma. La gran diferencia es que los motores eléctricos del h-tron quattro están alimentados por una pila de combustible de hidrógeno y una batería de poca capacidad y, en el e-tron quattro, por una batería de gran capacidad.

El Audi h-tron quattro tiene dos motores eléctricos, uno de 122 caballos que mueve las dos ruedas delanteras y otro de 190 que mueve las dos traseras. La pila de combustible está ubicada en la parte delantera de la carrocería y está compuesta por 330 celdas. Audi se refiere a esta pila de combustible como de quinta generación y se diferencia de versiones anteriores en que es más ligera, eficiente, pequeña y tiene menos platino.

La pila de combustible puede producir 150 CV. Para que la potencia total pueda ser mayor, hay una batería de iones de litio que puede llegar a entregar 136 CV. Esta batería tiene poca capacidad (1,8 kWh) y, por ello, la potencia máxima que suministra sólo está disponible de forma momentánea (Audi no especifica por cuánto tiempo). Pesa 60 kg y se recarga gracias a la energía que se recupera en las fases de frenada.

El Audi h-tron quattro puede acelerar desde parado hasta 100 km/h en unos siete segundos y su velocidad máxima está limitada a 200 km/h.

El hidrógeno que utiliza la pila de combustible se almacena en tres depósitos distribuidos a lo largo del piso de la carrocería. Su capacidad total es 6 kg de hidrógeno a una presión de 700 bar y para repostarlos son necesarios cuatro minutos. Los tanques no son del mismo tamaño, ni están colocados en la misma posición (uno va colocado en sentido longitudinal a la marcha y dos en sentido transversal). El Audi h-tron quattro consume 1 kg de hidrógeno por cada 100 kilómetros, según el nuevo ciclo europeo de consumo.

Audi tiene en Werlte (Alemania) una planta donde produce hidrógeno y otros gases como el Audi e-gas (metano sintético) mediante energías renovables (se utiliza energía eólica para separar el hidrógeno del oxígeno de la molécula de agua). El Audi e-gas está disponible para el público en Alemania en la red de suministro convencional y está previsto que en el futuro ocurra lo mismo con el hidrógeno.

La calefacción y refrigeración del interior del Audi h-tron quattro está encomendada a una bomba de calor, que absorbe parte del calor residual de los componentes eléctricos. En el techo hay un panel solar de 1,98 m de longitud que puede generar hasta 320 W y sirve para alimentar el sistema de ventilación.

En el h-tron quattro Audi también muestra una nueva arquitectura de dispositivos de asistencia a la conducción que los llevará el A8 en 2017. Audi dice que «los sistemas de asistencia a la conducción normalmente están gestionados por unidades de control separadas. En el futuro, Audi implementará estas funciones en una arquitectura central de control (denominada zFAS)».

Hay una función de asistencia a la conducción pensada para circular por vías congestionadas hasta una velocidad de entre 0 y 60 km/h (controla la dirección y también reduce y aumenta la velocidad de forma automática). Otra es el aparcamiento automático, que sirve para que el usuario pueda aparcar el coche desde el exterior haciendo uso de un mando a distancia o un teléfono inteligente. Cuando el Audi h-tron quattro está funcionando bajo los sistemas de conducción autónoma, se encienden dos luces azules en los faros.

Este prototipo también presenta una tecnología nueva de iluminación, denominada Matrix láser, que permite iluminar la carretera con gran precisión dado que hay «cientos de miles de píxeles» desde los cuales se proyecta la luz y se pueden activar o desactivar a voluntad (por ejemplo para no deslumbrar a otros usuarios). Los faros Matrix láser también emiten luz hacia la persona que porta el mando a distancia cuando éste se aproxima al coche; y lo mismo cuando se aleja. 

Este prototipo utiliza tecnología OLED (diodos orgánicos de emisión de luz) en los faros, pilotos y en las pantallas del interior. Delante de los ocupantes de las plazas delanteras hay tres pantallas (imagen). La que está ubicada delante del conductor recibe el nombre de Audi virtual cockpit OLED. Es curva, asimétrica y muestra imágenes con aspecto de tres dimensiones. Hay otras dos en la consola central (en las que se visualizan el modo de propulsión seleccionado, los mandos del climatizador y se muestran las órdenes controladas por gestos. Imagen). En las puertas también hay pantallas que hacen las veces de espejos retrovisores exteriores. Audi cita que sus principales ventajas (frente a los espejos retrovisores tradicionales) son que eliminan los ángulos muertos y ayudan a reducir la resistencia aerodinámica. Las pantallas de las plazas posteriores son extraíbles, y entre otras características, tienen acceso 4G a internet.

El volante tiene superficies táctiles en sus brazos. Estas superficies están hechas sobre un cristal fino que presenta unas guías para ayudar al usuario a la hora de ejecutar órdenes; además, cuando se confirma la orden, hay una pequeña vibración a modo de confirmación.

El maletero tiene 500 litros de capacidad y un dispositivo que ayuda a aprovechar su espacio. Audi dice al respecto que «Dos sensores en el guarnecido del portón monitorizan los elementos del equipaje cuando están dispuestos detrás del coche y un software específico calcula la mejor forma de distribuir esos elementos en el maletero».

La suspensión es neumática, de dureza variable y permite regular la altura de la carrocería en varios niveles. Las ruedas son de medidas 265/40 R22.