Sobre algunos de los motores hay información técnica en este artículo. Todos ellos utilizan una máquina eléctrica que hace tanto de motor de arranque como de generador eléctrico y, aunque reemplaza al alternador tradicional no lo hace con el motor de arranque de ataque por piñón, elemento que se conserva para los arranques en frío. 

En el resto de ocasiones, el motor es puesto en movimiento por ese motor-generador, tanto para iniciar la marcha como para rearrancarlo cuando el coche circula por inercia. Esta función se activa entre 55 y 160 km/h, y selecciona punto muerto y apaga el motor durante un máximo de 40 segundos. Este sistema no es posible en un coche con batería de 12 V porque los requerimientos de energía durante ese periodo lo hacen inviable. Durante las fases de deceleración es capaz de generar hasta 12 kW. Su conexión con el motor es mediante una correa dentada (imagen), lo que lo hace más rápido y suave que el motor de arranque de piñón (y del que proviene su denominación en inglés: BAS, Belt Alternator Starter); está refrigerado por líquido.

En las versiones con motor de gasolina e-tron, V8 y W12 hay un sistema de cancelación de ruido (los altavoces del coche emiten una señal sonora de fase inversa al de la frecuencia que se quiere anular). En las 3.0 TDI, 4.0 TFSI y W12 Audi emplea soportes de motor activos para eliminar (o intentarlo) ciertas vibraciones, especialmente al ralentí.

El sistema de desconexión de cilindros cuando la demanda de par es pequeña existe en los motores de ocho y doce cilindros (el de ocho, solo el de gasolina). En el primer caso, cierra las válvulas de admisión y escape de los cilindros 2, 3, 5 y 8; en el segundo, los cuatro de la fila izquierda.

Todos van acoplados a una caja de cambios de ocho velocidades de convertidor hidráulico de par (de ZF) pero con cambios respecto a la que Audi usaba por ahora. Por primera vez tiene una bomba de aceite eléctrica para permitir su funcionamiento cuando el coche avanza por inercia con el motor parado. También cuenta con un amortiguador de torsión con un péndulo centrífugo, para compensar las vibraciones del motor.

Un diferencial central autoblocante reparte la tracción entre las ruedas del eje delantero y trasero. Normalmente lo hace según la relación 60:40, pero puede variar el reparto entre un 30 y un 85 a las ruedas traseras (de 70 a 15 por ciento en las delanteras). El diferencial trasero activo es opcional y pesa 1 kg menos que el anterior.

En la versión híbrida enchufable —A8 L e-tron—, solo posible con carrocería larga, Audi combina el motor de gasolina 3.0 TFSI con un motor eléctrico que dan, en conjunto, 449 CV. Esta versión acelera de 0 a 100 km/h en 4,9 segundos y puede alcanzar en modo eléctrico 135 km/h. Estará disponible a finales de 2018. 

La energía se almacena en una batería de iones de litio, en la zona trasera del coche. Está compuesta por 104 celdas y tiene una capacidad de 14,1 kWh, lo que permite una autonomía eléctrica de 50 km (que será de unos 30-35 km en condiciones normales).

La carga, además de por cable, se puede realizar por inducción magnética. La bobina del primario está en una especie de plataforma que se coloca en el suelo; la del secundario, bajo el eje delantero (imagen). En la pantalla del A8 aparecen indicaciones para colocar correctamente el coche y, una vez situado, la plataforma se eleva unos centímetros acercándola hasta quedar a pocos centímetros de la parte inferior del chasis. La carga se efectúa a 3,6 kW, con una eficiencia del 90 %; la carga por cable se puede hacer al doble de potencia, 7,2 kWh, y su rendimiento es ligeramente más alto.