El A6 allroad 3.2 FSI tiene 256 CV y está disponible con caja de cambios manual o automática, de seis marchas en todo caso. Con el cambio manual, acelera de 0 a 100 en 7,2 s y alcanza una velocidad máxima de 242 km/h. Un allroad tiene peores prestaciones y consumo que un A6 Avant quattro con el mismo motor, pero la diferencia no es muy grande (tabla comparativa).
El motor V8 de 4,2 l es una versión nueva, como la que ha estrenado el Q7, que da 350 CV de potencia máxima; sólo está disponible con cambio tiptronic de seis velocidades. Con este motor, el allroad acelera de 0 a 100 km/h en 6,3 s y tiene la velocidad máxima limitada a 250 km/h; el consumo medio homologado es 11,2 l/100 km, no muy superior al del V6.
El 2.7 TDI, que da 180 CV, tiene de serie un cambio automático de seis velocidades. Con él, acelera de 0 a 100 km/h en 9,3 s, alcanza 215 km/h y gasta 8,7 l/100 km en la medición media homologada; esos valores en un A6 Avant con el mismo motor y cambio son 9,1 s, 221 km/h y 8,3 l/100 km.
El 3.0 TDI de 233 CV está disponible con cambio manual o automático tiptronic, ambos de seis marchas. Acelera de 0 a 100 km/h en 7,5 s, llega a 231 km/h y gasta 8,4 l/100 km (con cambio tiptronic 8,8 l/100 km).
Todos los motores tienen un bloque en V a 90º, una distancia entre cilindros de 90 mm, cuatro válvulas por cilindro, distribución por cadena e inyección directa.
Los dos de gasolina, además, tienen en común la medidas (84,5 x 92,8 mm), el diseño de la cámara, variadores de fase continuos en la admisión y en el escape, y un colector de admisión de longitud variable (imagen). La presión máxima de inyección en estos motores es 100 bar, que sólo se alcanza en determinas condiciones de régimen y carga.
La versión de seis cilindros y 3,2 l de cilindrada da un par máximo de 330 Nm a 3.250 rpm, una cantidad alta para su cilindrada. Esto se debe, en parte, a que la elación de compresión es muy elevada: 12,5 a 1. La potencia específica de este motor también es muy alta (82,0 CV/l); de los motores atmosféricos entre 3.000 y 3.500 rpm, sólo tienen una potencia específica algunos motores de coches deportivos, como el del BMW M3, el del Nissan 320 Z o el de los Porsche Cayman y Boxster. El motor BMW de 3,0 l y 256 CV (del 530i, por ejemplo) tiene aún más potencia específica que este 3,2 l de Audi.
El motor de ocho cilindros y 4,2 l de cilindrada no es la versión que tienen el A6 (ni la que tienen S4 o el A8, que es el anterior motor de cinco válvulas por cilindro), sino la que ha estrenado el Q7. Este motor también tiene una relación de compresión de 12,5 a 1 (el motor del A6 tiene 11 a 1), da 350 CV de potencia máxima y 440 Nm de par máximo. Es decir, la potencia específica es aún más alta que la del seis cilindros (84,1) y los dos tienen prácticamente la misma presión media: 13,3 bar (un valor alto para un motor de gasolina atmosférico).
Los motores Diesel son los que ya tiene el A6, los dos tienen seis cilindros, inyección por conducto común (con 1.600 bar de presión máxima) e inyectores piezoelétricos. En algunos mercados, los dos tienen filtro de partículas. Se distinguen por la cilindrada: 2,7 ó 3,2 l; la diferencia de cilindrada se debe a la carrera (83,0 en un caso y 91,4 en el otro), el diámetro es 83,0 en ambos casos.
El motor de 2,7 tiene un valor máximo de potencia (180 CV) que es constante en un régimen extraordinariamente amplio (sobre todo para un Diesel): casi desde de 3.300 hasta 4.250 rpm; es decir, en un quinto del régimen útil hay potencia máxima constante. El par máximo es constante también en un margen muy amplio, da 380 Nm de 1.400 a 3.300 rpm.
Que tenga estos dos valores constantes es posible, en parte, porque ninguno de los dos es muy alto. En el motor de 3,0 l son mayores que en el 2,7 l la potencia específica (75,5 contra 66,7 CV/l) y la presión media (19,0 contra 17,7 bar).