Компания Audi никогда не производила суперкаров, за исключением концептов Avus и Rosemeyer. Но в 1998 г. в состав Audi AG вошла фирма Lamborghini, и инженеры Quattro GmbH, - спортивного подразделения Audi, - получили возможность построить собственный двухместный автомобиль на платформе Lamborghini Gallardo, используя самые передовые технические разработки немецкой марки. Многие из этих технологий происходят непосредственно из автоспорта, благодаря успешной гоночной программе Audi в Ле-Мане. Поэтому новая модель получила название R8 - в честь гоночного прототипа, пять раз побеждавшего в 24-х часах Ле-Мана. Её первый концепт был представлен на Франкфуртском автосалоне 2003 г. как Audi Le Mans Quattro.

В конструкции Audi R8 были объединены алюминиевый монокок с пространственной рамой Audi и некоторые компоненты шасси Lamborghini Gallardo. В частности, у Lamborghini позаимствовано продольное расположение двигателя перед задней осью, передняя и задняя подвеска на двойных поперечных рычагах и 6-ступенчатая механическая коробка передач. Альтернативная трансмиссия от Audi - полуавтоматическая R-Tronic без педали сцепления, работающая в автоматическом или ручном режимах (управление ведётся с помощью подрулевых лепестков или джойстика на центральном туннеле). Также имелся Launch Control, улучшавший сцепление колёс при старте.

Изначально на Audi R8 устанавливался только 4.2-литровый атмосферный мотор V8 из алюминиевого сплава. Он представлял собой гоночную версию двигателя RS4, оборудованную сухим картером, непосредственным впрыском FSI, четырьмя клапанами на цилиндр, двумя верхними распределительными валами с цепным приводом и изменяемыми фазами газораспределения для впускных и выпускных клапанов. Работая на высоких оборотах, силовой агрегат выдавал 420 л.с. и 430 Нм крутящего момента.

Как и все спортивные модели Audi, R8 оснащалась системой полного привода quattro с центральной вискомуфтой, распределявшей крутящий момент между передней и задней осью в соотношении 30:70. Хорошую управляемость обеспечивали электронная система курсовой устойчивости Bosch ESP, включавшая в себя антиблокировочную тормозную систему (ABS), электронное распределение тормозных усилий (EBD), устройство Anti-Slip (ASR) и электронную блокировку дифференциала (EDL), а также магнитореологические амортизаторы и вентилируемые перфорированные дисковые тормоза с 8-поршневыми суппортами спереди и 4-поршневыми сзади (в качестве опции были доступны более прочные и долговечные углеродно-керамические диски). Базовыми для Audi R8 являлись 19-дюймовые диски с шинами 235/35 ZR19 91Y спереди и 295/30 ZR19 100Y XL сзади.

В дизайне автомобиля сочетаются красота и функциональность. Передние и задние фары состоят из ксеноновых ламп и светодиодных дневных ходовых огней, а под ними расположены чёрные воздуховоды с горизонтальными решётками. Ещё одна уникальная деталь Audi R8 - серые боковые лезвия с воздухозаборниками и встроенной крышкой бензобака. Сзади заметны двойные выхлопные трубы в бампере, диффузор с двумя большими отверстиями, вентиляционные жалюзи по бокам заднего стекла и интегрированный спойлер, автоматически выдвигающийся на высоких скоростях.

В салоне Audi R8 есть только два сиденья с электронной регулировкой, трёхспицевый спортивный руль с плоским нижним краем, алюминиевые педали и рычаг коробки передач. Стандартная комплектация ограничивалась четырьмя подушками безопасности, климат-контролем и отделкой интерьера из кожи и алькантары. За сиденьями предусматривалась небольшая полка для багажа, плюс передний отсек на 100 литров.

Audi R8 первого поколения (2007-2015) собиралась вручную на специальном заводе Audi в Некарзульме. По цене она была намного дешевле Lamborghini Gallardo, выступая конкурентом Porsche 911 и Aston Martin V8 Vantage.

Audi продемонстрировала весь потенциал турбированного дизельного двигателя, используя его на гоночном прототипе R10, несколько раз победившем в Ле-Мане. В 2008 г. в Детройте компания представила концепт дорожного автомобиля с таким мотором - Audi R8 V12 TDI. Как следует из названия, на него был установлен 5.9-литровый дизельный V12 с двойным турбонаддувом. По характеристикам этот силовой агрегат не уступал бензиновым аналогам: он выдавал 500 л.с. и целых 1000 Нм крутящего момента, при этом соответствуя нормам Евро-6. Несмотря на очевидные преимущества, Audi R8 V12 TDI не пошла в серию из-за высокой стоимости переоборудования её бензиновой версии.

Наиболее примечательная особенность концепта - стеклянная крыша с воздухозаборником NACA в середине и проходящие от него два больших дефлектора под задним стеклом. Расширенный задний спойлер прикреплён к кузову, но тоже поднимается на высокой скорости. Также имеются увеличенные передние воздухозаборники, сотовая решётка радиатора, полностью светодиодные фары и дополнительные улучшения аэродинамики.

В салоне добавлено больше алюминиевых деталей, а на рулевом колесе расположены красная кнопка зажигания двигателя и коммутатор Drive Select. Машина имела 6-ступенчатую механическую коробку передач с двойным сцеплением и дисковые тормоза из карбида кремния и углеродного волокна с 6-поршневыми суппортами.

В 2009 г. появилась модификация Audi R8 5.2 FSI Quattro, доступная в вариантах купе и родстер. Она оснащалась 5.2-литровым двигателем V10 от Lamborghini Gallardo, разработанным в сотрудничестве с фирмой Quattro GmbH. Непосредственный впрыск FSI, алюминиевый сухой картер и высокая степень сжатия обеспечивали мощность 525 л.с. и крутящий момент 530 Нм. Машина разгонялась с 0 до 100 км/ч за 4.1 с, до 200 км/ч за 12.7 с и достигала максимальной скорости 313 км/ч.

Несмотря на дополнительные усиления шасси, вес Audi R8 V10 с открытым верхом почти не увеличился в сравнении с купе. Автомобиль был оборудован мягкой крышей, автоматически складывающейся за 19 с. Электрогидравлический механизм приводился в действие нажатием кнопки и мог работать на скорости до 50 км/ч. Вместо заднего стекла двигатель R8 Spyder накрывала крышка из углеродного волокна с двумя продольными воздуховодами, а боковые лезвия отсутствовали. Версия R8 V10 также отличалась полностью светодиодными фарами, хромированной решёткой радиатора, чёрной панелью между задними вентиляционными отверстиями и двумя овальными выхлопными трубами.

Усовершенствованную внутреннюю отделку дополнили различные опции: навигационная система с интерфейсом MMI, парктроник, камера заднего вида, круиз-контроль, подогрев сидений, микрофоны на ремнях безопасности и аудиосистема Bang&Olufsen.

Ограниченная серия R8 GT была предназначена для тех, кому производительность стандартной Audi R8 казалась недостаточной. Версии купе и родстер выпускались по очереди, каждая из них в количестве 333 единицы. Мощность 5.2-литрового двигателя V10 была увеличена до 560 л.с. - уровня Lamborghini Gallardo LP560-4. Благодаря снижению веса на 100 кг время разгона до 100 км/ч сократилось до 3.8 с, а максимальная скорость составила 317 км/ч.

Облегчённая Audi R8 GT имеет много внешних отличий от обычной модификации с мотором V10. Прежде всего это фиксированный задний спойлер, дополнительные вентиляционные отверстия по бокам переднего и заднего бампера, двойной передний сплиттер, огромные круглые выхлопные трубы и красные суппорты углеродно-керамических тормозов. Кроме алюминиевой пространственной рамы с магниевым каркасом двигателя, низкий вес обеспечивают выполненные из углеродного волокна стойки лобового стекла, зеркала заднего вида, спойлер, диффузор и некоторые панели кузова. Полностью чёрный салон с отделкой из алькантары включает спортивные сиденья с карбоновым корпусом.

Рестайлинг Audi R8, проведенный в 2012 г., затронул дизайн решётки радиатора, бамперов, светодиодных фар и воздухозаборников под ними. На смену 6-ступенчатой полуавтоматической коробки передач R-Tronic пришла новая 7-ступенчатая S-Tronic. К прежним модификациям R8 4.2 FSI и R8 5.2 V10 FSI добавилась более мощная Audi R8 V10 Plus, доступная только в виде купе с максимальным уровнем оснащения. Её 5.2-литровый двигатель V10 выдавал 550 л.с. и 540 Нм крутящего момента.

Audi R8 V10 Plus разделяла с R8 GT некоторые функциональные элементы из углеродного волокна: боковые лезвия, корпуса зеркал заднего вида, передний сплиттер и задний диффузор. Автомобиль был лишён фиксированного спойлера, но имел светодиодное освещение моторного отсека, большие круглые выхлопные трубы с клапанами, чёрные 19-дюймовые диски и матовую окраску кузова. В стандартную комплектацию входили углеродно-керамические дисковые тормоза и адаптивная подвеска Audi Magnetic Ride, а также навигация, электрически регулируемые спортивные сиденья с основой из армированного стекловолокном пластика (GFRP) и аудиосистема Bang&Olufsen.