0到100 km/h (62.1 mph)3.6秒、0到200 km/h (124.3 mph)全力衝刺11.8秒和318 km/h (197.6 mph) 極速，這就是全新Audi R8 Spyder*的動態性能。全力衝刺到100 km/h (62.1 mph)比上一代快了0.2秒，提早0.6秒到達200 km/h (124.3 mph)，極速更高出7 km/h (4.3 mph)。

憑藉5,204 cm3排氣量，自然進氣、高壓縮比(12.7:1)的V10引擎，能在6,500 rpm產生397 kW (540 hp)的馬力和540 Nm (398.3 lb-ft)的扭力。它比第一代R8 Spyder多出15 hp和10牛頓米(7.4 lb-ft)。每一匹馬力只需負擔3.19公斤(7.0 磅) 的馬力重量比。

10缸引擎對油門的反應如閃電般且轉速能輕鬆地達到8,700 rpm。在紅線時，活塞每秒行進距離將近27米(88.6 英呎)。透過點火順序1 - 6 - 5 - 10 - 2 - 7- 3 - 8 - 4 - 9及54和90度的交替點火間隔，產生一種非常獨特、決不錯認的音樂：當轉速提升時，變成越來越大聲且令人振奮的一種嘶嘶和咆哮聲。排氣系統內標準配備聲浪活板；選配的跑車排氣系統與亮黑色尾飾管使聲音更添氣勢。

與之前的車型相比，由於高效率的技術，NEDC油耗降低了百分之十。主動式汽缸管理(COD) 系統在低至中度負載時會關閉一汽缸列，且雙噴射系統視依需求直接將燃油噴射到燃燒室 (FSI) 和進氣管 (MPI) 內。

當車輛停止時，Start-Stop 引擎自動啟動 / 熄火系統會關閉引擎。全新Audi R8 Spyder平均每100公里消耗11.7公升燃油 (20.1 美制加侖) 且每公里排放277公克CO2 (445.8 g/英哩)。

機油系統的設計為乾式油底殼系統。與鎖在引擎下方的傳統式油底殼相比，獨立的油槽－在引擎後方的直立式鋁製容器－讓V10引擎可以安裝在更低的位置，進而實現極低的車輛重心。此系統是為賽車而設計，在縱向或側向加速度達1.5 g的條件下仍可確保機油流動。

乾式油底殼潤滑系統的系統架構很複雜。高性能泵浦模組結合了冷卻水泵浦與多段機油泵浦。來自曲軸箱、鏈條室及汽缸蓋的機油和吹漏氣經由吸取段被抽取並通過機油冷卻器注入至機油箱。排放段會抽吸來自機油箱的潤滑油通過機油濾清器回到引擎內再到達各軸承點。