El motor del RS 5 es de gasolina de seis cilindros en uve y 2894 cm³. Desarrolla 450 CV de potencia entre 5700 y 6700 rpm y 600 Nm de par entre 1900 y 5000 rpm (ficha técnica).
Tiene dos turbocompresores, colocados entre las dos filas de cilindros, conectados cada uno a tres cilindros a los que suministran aire a una presión máxima de 2,5 bares.
Audi emplea en este motor, que funciona bajo el ciclo otto tradicional, su sistema de distribución variable en fase y alzado AVS (de Audi valvelift system). Para mejorar la eficiencia, bajo carga parcial, las válvulas de admisión se cierran mucho antes de que el pistón llegue al punto muerto inferior (a 130 grados de cigüeñal). Ese adelanto reduce la entrada de aire al cilindro y provoca un retraso en la fase de compresión. La consecuencia es una mayor relación de compresión geométrica y, por tanto, de la eficiencia. En cargas altas y regímenes de giro elevados, el sistema de distribución hace lo contrario: retrasa el cierre de las válvulas de admisión (las cierra a 200 grados de cigüeñal) y, además, modifica el alzado, que pasa de 6 a 10 mm. Esto produce un incremento del aire que entra a los cilindros y, por consiguiente, de potencia.
Como en otros motores, el sistema de refrigeración está compuesto por dos circuitos independientes (uno para el cárter y otro para las culatas). La bomba de aceite es de caudal ajustable y la distribución es mediante cadena.
