El motor está basado en el de 1984 cm³ con turbocompresor (2.0 TFSI) que llevaba el anterior S3 pero con cambios importantes. El principal es que tiene ocho inyectores, cuatro para la inyección directa y otros cuatro para la indirecta; esta técnica de doble inyección ya la usa Audi en el motor 1.8 TFSI. La inyección directa se utiliza en el arranque y a cargas elevadas; la indirecta en carga parcial. La relación de compresión ha pasado de 9,8 a 9,3 a 1.

El turbocompresor es de mayor tamaño pero la presión de sobrealimentación se mantiene en 1,2 bar. Hay un sistema de distribución variable con variador de fase en las válvulas de escape (60 grados) y de admisión (30 grados) y de alzada («Audi Valvelift») en las de escape.

El colector de escape forma una pieza con la culata, con la que comparte el circuito de refrigeración. De este modo se consigue calentar antes el motor al arrancar en frío (y por tanto, disminuir el consumo al tener que enriquecer la mezcla menos tiempo) y también enfriar la temperatura del escape. Hay un intercooler (aire-agua) para refrigerar el aire de admisión después de ser comprimido.

Algunas piezas han sido reforzadas, como los segmentos, las bielas y el cárter motor en la zona de los cojinetes de apoyo del cigüeñal. La culata es de una nueva aleación ligera de aluminio y silicio. El motor mide 603 mm de longitud, 678 mm de anchura y 664 mm de altura, va colocado con el lado de escape hacia atrás e inclinado 12 grados (como ocurre en todos los motores que tiene el A3 debido a la nueva plataforma modular) y pesa 148 kg, 5 menos que el anterior de 265 CV.

El S3 es 25 mm más bajo que otros A3 por la suspensión e igual que los que tienen la opcional «S line». Ésta es estructuralmente similar al resto de la gama con suspensión trasera independiente de paralelogramo deformable (alguna versión tiene brazos tirados unidos por un eje de torsión), si bien los muelles, amortiguadores y casquillos son más rígidos. Opcionalmente se puede equipar al S3 con unos amortiguadores de dureza variable («Audi Magnetic Ride»).

La dirección tiene asistencia eléctrica y una cremallera de paso variable para conseguir que en recta sea menos sensible y en curvas o al maniobrar, más rápida. La única información que da Audi sobre el sistema de freno es que los discos delanteros tienen 340 mm y que las pinzas son de color negro con el logotipo del S3. No dice cuantos pistones tienen las pinzas ni el tamaño de los traseros. Los neumáticos son de medidas 225/40 R18.

El sistema de tracción total consta de un acoplamiento mediante un embrague multidisco para enviar par a las ruedas traseras.