El motor del R8 2019 sigue siendo un V10 atmosférico de gasolina con 5,2 litros de cilindrada, pero ahora tiene un filtro de partículas en el escape y más potencia. En la versión base —R8 V10 performance RWD y R8 V10 quattro— da 570 CV y en la más potente —R8 V10 Performance quattro— produce 620 CV. Este motor se fabrica en Győr, Hungría. La mayoría de sus competidores no pueden disponer de un motor atmosférico capaz de girar a un régimen tan elevado (hasta 8750 rpm en el caso del de mayor potencia).

La uve del motor forma 90 grados. El cigüeñal tiene un diseño en el que las bielas comparten un eje común, de dos en dos: las de los pistones de lados opuestos comparten la misma muñequilla, lo que produce carreras de trabajo cada 54 y 90 grados. El orden de encendido de los cilindros es: 1–6–5–10–2–7–3–8–4–9. Según Audi, este orden produce un sonido muy característico. Para regular la cantidad de sonido que emite, hay unas válvulas en el sistema de escape.

En el motor más potente, de 610 caballos (que es del que nos ha facilitado más datos porque es el que recibe más modificaciones), Audi ha hecho cambios en los colectores de admisión, en la culata y en el sistema de escape, que es completamente nuevo. Las válvulas de admisión son ahora de titanio y pesan un 50 % menos que antes, por lo que, empujadas por nuevos muelles, permiten que el motor gire a más revoluciones al ser menor la inercia de su movimiento. La potencia máxima la entrega ahora a 7900 rpm en lugar de a 7800 y el régimen máximo de giro ha pasado de 8250 rpm a 8750 (ficha técnica comparativa). Audi dice que no ha necesitado hacer más cambios ni aligerar más piezas en la cadena cinemática.

Hay también en opción unos neumáticos deportivos más blandos que dan más agarre en las curvas, Michelin Sport Cup 2 (de tipo semislick, a diferencia de los Pilot Sport 4 de serie, que son deportivos pero no tan extremos). Con estas ruedas y una serie de cambios que ha hecho en el ajuste del control de estabilidad, Audi dice que la aceleración lateral máxima a la que el R8 puede llegar es de «1,5 g», una forma coloquial de decir que es capaz de alcanzar 1,5 veces la aceleración de la gravedad (9,8 m/s² ). También ha hecho un reajuste del ABS y dice que la distancia de frenado, gracias a estos cambios, ha mejorado en 1,5 metros en una detención de 100 a 0 km/h y en 5 metros si se frena desde 200 km/h.

En el Audi R8 2019, Audi ha modificado la suspensión para mejorar la estabilidad y precisión en curva. Asimismo, ha recalibrado la asistencia eléctrica de la dirección, tanto en la dirección de serie, como en la opcional de desmultiplicación variable (a la que Audi llama «Dirección dinámica»), con el objetivo de que esta transmita mejor el agarre de las ruedas y de hacerla más precisa. En ambas la asistencia ha sido reajustada para hacerla más precisa e informativa. La dirección opcional «dinámica» permite seleccionar dos tipos de ajuste. En los modos de conducción Comfort y Auto, la desmultiplicación es variable en función de la velocidad, entre 10,5:1 y 15,8:1 (más directa a velocidad baja, para maniobrar y menos directa a velocidad alta para evitar un exceso de sensibilidad en los cambios de trayectoria que resulte incómodo en conducción relajada). En el modo de conducción Performance, la desmultiplicación se mantiene más tiempo en una relación baja y, a partir de 140 km/h, se limita a 14,0:1.

El sistema de tracción total del R8 cuenta con un diferencial trasero de discos, de deslizamiento limitado (también denominado autoblocante). En aceleración permite un bloqueo de hasta el 25 % y en retención del 45 %. En el eje delantero la función de reparto de par entre las ruedas la hacen los frenos.

Entre ambos ejes, a velocidad baja y media, el reparto de potencia puede pasar del 85-90 % a las ruedas traseras y el 15-10 % en las delanteras a la proporción opuesta, 85-90 % en las delanteras y 10-15 % a las traseras, en función de las necesidades momentáneas de tracción. Este reparto se regula automáticamente a través de un embrague multidisco intermedio y varía en función de la marcha en que se circule. Al eje delantero sólo puede llegar un máximo de 600 Nm (aunque el par motor máximo sea de 580 Nm, las relaciones del cambio más cortas aumentan el par a la salida de la transmisión), por lo que en 1ª, 2ª y 3ª velocidad el reparto está más limitado. En marchas largas y a velocidad elevada puede llegar a ser de hasta el 100 % en las ruedas delanteras.

El cárter de aceite del motor es de tipo seco, puesto que el aceite va en un depósito externo al bloque. En total, el motor necesita aproximadamente 10 litros de aceite. Audi ha rediseñado los radiadores de aceite, que van situados a ambos lados de la carrocería, para disminuir la cantidad de líquido inflamable que hay fuera del motor en caso de accidente. La capacidad del circuito de líquido refrigerante es de unos 20 litros.

La suspensión de serie es de dureza regulable (Magnetic Ride) en las versiones de 540 y 570 CV  y de dureza fija en la de 620 caballos, con muelles y amortiguadores más firmes que antes. Opcionalmente también puede recibir la suspensión regulable.

La barra estabilizadora delantera puede estar hecha, en opción en las versiones más potentes, en polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) y aluminio, lo que reduce el peso en dos kilogramos con respecto a la de serie. El diseño de la barra estabilizadora de plástico reforzado con fibra de carbono tiene una peculiaridad que es patente de Audi: la transición que hace la barra de fibra en su unión con los soportes de aluminio de los extremos (imagen) ha sido particularmente diseñada por Audi para que el reparto de fuerzas sea homogéneo y evite la aparición de grietas por fatiga del material, pues es un punto critico de concentración de tensiones. La rigidez a torsión de esta barra estabilizadora es la misma que en la barra metálica de serie, pero Audi no nos ha facilitado el dato exacto.

Respecto al modelo precedente, hay mejoras en el control electrónico de estabilidad (ESP) y gracias a ello Audi dice que el R8 V10 performance quattro se detiene 1,5 metros antes que el R8 V10 plus de 2015 en una frenada desde 100 km/h. Desde 200 km/h, la distancia de frenado se reduce en hasta cinco metros. Los discos de freno de fundición de hierro que vienen de serie se pueden sustituir por unos construidos con materiales cerámicos, que permiten un uso más intenso con una disminución de su rendimiento mucho menor. Para los frenos de serie las pinzas pueden ir pintadas en rojo o negro y, para los opcionales cerámicos, en gris o rojo.

El coeficiente aerodinámico del R8 Coupé V10 performance quattro es 0,36 y la superficie frontal de 2,01 m², lo que da un factor de resistencia aerodinámica (Scx) de 0,72. Audi dice que su aerodinámica puede llegar a producir 140 kg de fuerza descendente a velocidad alta, de los cuales 100 kg se ejercen en el eje posterior gracias al alerón de posición fija.