Todos los motores que llevará la versión Avant son los que ya tiene el berlina. Hay dos versiones del motor V6: una de 3.123 cm³ de cilindrada, carrera larga e inyección directa; la otra tiene 2.393 cm³, carrera corta e inyección indirecta. Otra diferencia entre ambos es que 3,1 l tiene distribución variable continua en admisión y escape, y el 2,4 l sólo la tiene en admisión.
Los dos son motores en V a 90°, 90 mm de distancia entre ejes de cilindros, cuatro válvulas por cilindro, balancines de rodillo, distribución por cadena, colector de admisión variable en dos etapas y control electrónico Siemens (Simos 6).
Audi ha abandonado el desarrollo de la culata de cinco válvulas, a favor de la culata de cuatro válvulas con inyección directa.
El 3,2 l FSI da 256 CV (188 kW) de potencia máxima: La potencia específica (80 CV/l) es más alta que los FSI de cuatro cilindros del A2, el A3 o el A4. Los únicos motores atmosféricos entre 3.000 y 3.500 cm³ con más potencia específica son de coches deportivos: el BMW M3 (106 CV/l), el Honda NSX (88) y el Porsche Boxster S (82). El motor del A6 también es de giro rápido, su régimen máximo es 7.200 rpm.
Lo más sorprendente de este motor no es la potencia máxima, sino que alcanza 330 Nm; de los citados, sólo el del M3 puede dar más par. No es frecuente que un motor de gasolina atmosférico pase de 100 Nm/l (éste da 106). La relación de compresión es muy alta: 12,5 a 1. Es el primero del grupo Volkswagen con inyección directa tipo FSI y más de cuatro cilindros (salvo prototipos como elNuvolari o el Le Mans quattro).
Según Audi, el 2,4 no tiene inyección directa porque necesita una gasolina de una calidad que no está en todos los mercados. Al parecer, el 3,2 l no necesita esa gasolina, y de hecho no se requiere gasolina de octano 98, como el los FSI de cuatro cilindros, sino de octano 95.
Las cifras de potencia y par máximos de este motor con relación a su cilindrada están dentro de lo normal; da 7 CV más que el anterior V6 de 2,4 l y —como todos los motores del A6— cumple la norma Euro 4 de emisiones. Su relación de compresión es normal, 10,3 a 1. Las medidas de este motor (81,0 x 77,4 mm) coinciden con las del anterior V6 de cinco válvulas por cilindro.
De las distintas versiones que hay del motor V8 de 4,2 l (desde 299 CV en el anterior A6 hasta 450 en el RS6), la que coincide en potencia máxima con este A6 es la del A8. No coinciden en par máximo, este motor en el A8 da 10 Nm más que en el A6.
El motor Diesel de seis cilindros y 3,0 l es el más potente que hay entre 2,7 y 3,3 l de cilindrada, a excepción del que lleva el Mercedes C 30 CDI AMG. En cambio, el motor 3,0 l de BMW y el 3,2 l de Mercedes dan más par máximo (500 Nm en vez de 450 Nm). Lo singular del motor Audi es que alcanza ese valor a 1.400 rpm, el motor de BMW da el par máximo a 2.000 y el de Mercedes a 1.800.
La estructura del 2,7 l es la misma que la del 3,0. La diferencia de cilindrada se debe a que lacarrera del motor 2,7 l es 8,3 mm más corta; el 2,7 es, por tanto, un motor «cuadrado» (83,0 x 83,1 mm).
El sistema de alimentación es por conducto común (uno para cada fila de cilindros), con inyectores piezoeléctricos Bosch de ocho orificios que, según información de Audi, son dos veces más rápidos que los electromagnéticos. Estos inyectores pueden hacer hasta cinco inyecciones por ciclo.
Como el 3,0, tiene cuatro válvulas por cilindro con el sistema de admisión variable característicos de los motores Diesel, que consiste en que se elimina uno de los conductos de admisión cuando es conveniente aumentar la turbulencia del aire en la cámara y no es necesario que entre mucho aire.
Tiene dos turbocompresores de paso variable controlados electrónicamente, y dos intercoolers.
El sistema de descontaminación, además de los catalizadores de oxidación necesarios, tiene recirculación de gases de escape con refrigeración. Con esto y sin necesidad de filtro de partículas, el A6 puede cumplir la norma de emisiones Euro 4.
La potencia máxima llega a 180 CV y se mantiene entre 3.300 y 4.250 rpm; es un margen muy grande para un motor Diesel (casi un cuarto del régimen útil del motor). También es infrecuente que mantenga la potencia máxima a 4.250 rpm. La potencia específica no es alta (66,7 CV/l contra 75,6 del 3,0)
El par máximo es 380 Nm y también se mantienen constante en un margen muy amplio: entre 1.400 y 3.300 rpm (prácticamente la mitad del régimen útil).
Estos V6 de Audi tienen algunos elementos en común con el V8 TDI, como el sistema de alimentación por conducto común con una presión máxima de 1.600 bares y la posibilidad de dar hasta cinco inyecciones. Los inyectores son del nuevo tipo piezoeléctrico, en lugar de los electromagnéticos que llevaba el A8.