Nový motor 4.0 TFSI prináša stratégiu downsizingu od Audi do najvyššej výkonovej kategórie. Biturbo prepĺňanie zabezpečuje motoru V8 s objemom 3.993 cm3 suverénnu silu. V rozpätí od 1.700 do 5.500 ot je k dispozícii konštantný max. krútiaci moment 650 Nm. Max. výkon 382 kW (520 k) motor dosahuje pri 5.800 ot. Inovatívna koncepcia hláv valcov – s nasávacími kanálmi na vonkajšej a výfukovými kanálmi na vnútornej strane – zabezpečuje krátke dráhy plynov s minimálnymi stratami prúdenia; motor reaguje veľmi spontánne. Obidva dvojprúdové turbokompresory umožňujú rýchly a energický nárast krútiaceho momentu.
Motor 4.0 TFSI potiahne limuzínu S8 v zrýchlení z 0 na 100 km/h za 4,2 sekundy. Je jasné, že elektronicky limitovaná maximálka 250 km/h je iba formálnou záležitosťou. Oproti motoru v predchádzajúcej generácii Audi S8 – V10 5,2 litra s atmosférickým plnením má V8 biturbo o 51 kW (70 k), teda o 15% vyšší výkon, no spotrebuje 3,0 l menej paliva (-23%). S priemernou spotrebou 10,2 litra na 100 km Audi S8 výrazne prekonáva svojich konkurentov.
Na tomto špičkovom výsledku má zásluhu niekoľko technických prvkov, medzi nimi napríklad aj systém Štart-Stop. Osobitný podiel na vysokej účinnosti má nová technológia cylinder on demand. Systém pri nízkom zaťažení deaktivuje 4 z 8 valcov – pri jazde strednou rýchlosťou na diaľnici sa tým spotreba paliva zníži až o 10%. Keď motor prepne na režim V4, aktivuje sa systém Active noise control (ANC), ktorý aktívne kompenzuje neželaný hluk pomocou akustickej interferencie. Súčasne aktívne silentbloky motora (Active engine mounts) tlmia vibrácie.
Aj 8-stupňová automatická prevodovka tiptronic v Audi S8 spája športový charakter a účinnosť. Prevodovka udržiava nízku úroveň otáčok, no rýchlo a komfortne podradí nižší prevodový stupeň keď si to vodič želá. Automatická prevodovka prenáša krútiaci moment motora na systém permanentného pohonu všetkých kolies quattro so samosvorným medzinápravovým diferenciálom a športovým diferenciálom zadnej nápravy. Pri dynamickej jazde v zákrute aktívny športový diferenciál zadnej nápravy prenáša väčšiu časť momentu na vonkajšie zadné koleso, čím doslova zatláča veľkú limuzínu do zákruty.
