Los motores de gasolina de cuatro y seis cilindros tienen doble inyección —directa e indirecta— y sobrealimentación —de distinto tipo, mediante turbocompresor en el caso de los motores 1.8 TFSI y 2.0 TFSI, y con un compresor volumétrico en el 3.0 TFSI—. El compresor volumétrico ahora se desacopla mediante un sistema electromagnético en condiciones de baja carga y número de revoluciones.

Los motores Diesel 3.0 TDI tienen nuevas culatas y modificaciones en la distribución por cadena. Los de 218 y 272 CV están sobrealimentados por un turbo mientras que el de 320 CV tiene dos que trabajan en serie. La versión 2.0 TDI ultra de 150 CV es la que tiene el consumo medio de combustible más bajo de toda la gama A6: 4,2 l/100 km. Es un consumo bajo, aunque hay modelos que lo mejoran, como el Volvo S80 D4 de 181 CV (4,0 l/100 km). Un BMW 518d de 143 CV o un Mercedes-Benz E220 BlueEFFICIENCY de 170 CV consumen ligeramente más (4,5 l/100 km en ambos casos).

Las versiones S6 y RS 6 (fichas técnicas) tienen un motor de ocho cilindros en V y cuatro litros de cilindrada —4.0 TFSI— con distinta potencia máxima: 450 y 560 CV. En ambos Audi usa la sobrealimentación mediante dos turbocompresores, que en el caso del RS 6 es mediante turbos de doble entrada («Twin-scroll»), y unos soportes de motor activos que compensan las vibraciones de baja frecuencia. También tienen el sistema de desconexión de la mitad de los cilindros bajo condiciones de poca demanda de par (COD, Cylinder On Demand) cuyo funcionamiento pasa desapercibido al conductor (vídeo de este sistema montado en el Audi S8). Audi dice que en el S6, el sistema Active Noise Cancellation emite en el habitáculo un sonido de fase opuesta para suprimir las frecuencias no deseadas en los momentos en los que el motor funciona con cuatro cilindros.

Aunque la denominación sea la misma, la caja de cambios «S tronic» es diferente según el tipo de tracción. Las versiones que la tienen delantera, estrenan una versión mejorada de esta caja de doble embrague con la finalidad de reducir las pérdidas. Las dos medidas principales son la sustitución de la bomba hidráulica mecánica por una eléctrica que trabaja solo bajo demanda (en vez de hacerlo todo el rato) y el cambio del sistema de lubricación: en la «S tronic» de las versiones «quattro», los engranajes del cambio están bañados parcialmente en aceite mientras que en la de las versiones de tracción delantera la lubricación es por cárter seco. Según nos ha informado un técnico de Audi, estas dos mejoras del rendimiento se cifran en un ocho y un uno por ciento respectivamente.

El sistema de parada y arranque automáticos del motor en las detenciones ha cambiado para actuar antes de que el coche llegue a detenerse (lo hace cuando la velocidad baja de 7 km/h).

La versión 2.0 TDI 190 CV Ultra Avant tiene unos muelles en la suspensión que no son de acero sino de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV). El empleo del PRFV reduce el peso (alrededor de un 40%; 4,4 kg de ahorro en total) y, según Audi, mejora «la precisión de marcha y el confort de vibración».