Audi R8, farklı modellerinde çeşitli motorlar kullanmaktadır: Birinci nesil R8 (42 kasa kodu): 4.2 L FSI DOHC V8 ve 5.2 L FSI DOHC V10 motorlar. İkinci nesil R8 (4S kasa kodu): 5.2 L V10 FSI motor. Ayrıca, sınırlı üretim olan Audi R8 V10 GT RWD modelinde de 5.2 L V10 FSI motor kullanılmaktadır.