El motor V8 de 4,0 l del Audi S6 (y S7) da un par máximo de 550 Nm entre 1400 y 5300 rpm. El S6 acelera de 0 a 100 km/h en 4,8 segundos, mientras que el S6 Avant lo hace en 4,9 segundos. En ambos casos la velocidad máxima está limitada electrónicamente a 250 km/h.

Está sobrealimentado mediante dos turbocompresores de  doble entrada, uno por cada fila de cilindros. Como es habitual en los motores V8 de Audi, el ángulo entre cilindros es de 90 grados y lleva las cadenas que accionan la distribución y las correas que accionan los servicios auxiliares en la parte posterior (es decir, «apuntando» hacia el habitáculo). Otra característica de este motor es que los dos turbocompresores (y por lo tanto los colectores de escape) van ubicados entre la V que forman las bancadas de los cilindros. La admisión está en la parte exterior de la bancada de cilindros. Este motor se monta en la planta de motores de Gyor (Hungría).

El sistema de distribución de este motor es el «Valvelift» que Audi lleva utilizando desde hace ya algún tiempo (información técnica). Este sistema permite variar la distribución, y también, puede desconectar cuatro de los ocho cilindros para gastar menos carburante. Ccuando se desconectan los cilindros se cierran las válvulas y se corta la inyección de los cilindros 2, 3, 5 y 8. Para que esto ocurra se deben cumplir varias condiciones: que el conductor apenas pise el acelerador, el régimen debe encontrarse entre 960 y 3.500 rpm, la temperatura del líquido refrigerante debe superar los 30 grados y en la caja de cambios debe estar engranada la tercera marcha u otra superior. Audi también utiliza este sistema de desconexión de cilindros en una variante del motor 1.4 TFSI (aunque desconecta dos de los cuatro cilindros) que próximamente estará disponible en algunos modelos. Audi estima que el ahorro que aporta este sistema a unos 100 km/h es del 10%.


El motor va montado sobre unos apoyos hidráulicos que llevan instalados unos actuadores electromagnéticos que pueden producir pequeños movimientos o pulsaciones. Estas pulsaciones (de hasta un milímetro, en diferentes frecuencias) compensan las vibraciones del motor cuando éste funciona en cuatro cilindros.

Además, está el sistema de cancelación del ruido («ANC»). Su función compensar las frecuencias no deseadas cuando el motor está funcionando en cuatro cilindros. Cuatro micrófonos integrados en el guarnecido del techo registran los ruidos en el habitáculo, que posteriormente son analizados por un ordenador. Si éste detecta alguna frecuencia no deseada, envía una señal a través de los altavoces del sistema de sonido que se solapa con la frecuencia no deseada y la elimina casi por completo. El Honda Legend tiene un dispositivo similar.

El S6, en sus dos variantes de carrocería, tiene tracción total («quattro») con diferencial central autoblocante y una caja de cambios automática de doble embrague «S tronic» de siete velocidades. Opcionalmente hay disponible un diferencial autoblocante en el eje trasero que permite variar el reparto de la fuerza del motor entre las dos ruedas traseras.

Lleva de serie la suspensión neumática «adaptive air suspension sport». Deja la carrocería 20 milímetros más cerca del suelo que en el resto de versiones de la gama. El sistema de frenos está compuesto por cuatro discos autoventilados, aunque opcionalmente se pueden elegir unos discos cerámicos con fibra de carbono, más ligeros y más resistentes al uso que unos convencionales de hierro. Las pinzas de los frenos van pintadas de color negro mate y llevan el anagrama «S6».