Изменённые правила Гран-при 1938 г. ограничили объём компрессорных двигателей до 3 литров, а вес машин до 850 кг. Для соответствия этим нормам 16-цилиндровый Auto Union Typ C нужно было полностью переделать. Этим занялся профессор Эберан фон Эберхорст, поскольку Фердинанд Порше к тому времени перестал сотрудничать с Auto Union.

На шасси гоночного автомобиля был установлен новый 3-литровый двигатель V12 с нагнетателем Рутса, мощностью 420 л.с. Как и V16 от Typ C, он имел один верхний распределительный вал, через толкатели приводивший в движение впускные клапаны, но выпускные клапаны теперь управлялись двумя дополнительными валами. Сбоку от каждого цилиндра выходила выхлопная труба. Силовой агрегат находился сзади, а между ним и водителем располагался топливный бак с двумя боковыми камерами. Передняя подвеска осталась на поперечных торсионах, а сзади вместо поперечной рессоры был поставлен мост De Dion с продольными торсионами.

Смерть Роземайера во время скоростного заезда на автобане Франкфурт-Дармштадт стала тяжёлой потерей для команды Auto Union, но в 1938 г. его заменил легендарный итальянский гонщик Тацио Нуволари. Typ D дебютировал на Гран-при Франции, вступив в борьбу с Mercedes-Benz W154. В течение сезона Нуволари выиграл только Гран-при в Монце и Донингтоне. На следующий год мощность автомобиля увеличили до 485 л.с., оборудовав его двумя нагнетателями. Нуволари, Штук и Мюллер одержали победу на Гран-при Белграда, Бухареста и Реймса соответственно, но в целом чемпионат снова выиграла команда Mercedes-Benz.

В связи с началом Второй мировой войны гонки в Европе прекратились, и все машины Auto Union были спрятаны в шахте недалеко от Цвиккау. В 1945 г. эта местность оказалась в советской зоне оккупации. Немецкие гоночные автомобили были отправлены в качестве репараций для исследования в разные научные институты, включая НАМИ. После этого большинство из них превратились в металлолом, но несколько экземпляров удивительным образом сохранились и сейчас являются чрезвычайно ценными для коллекционеров. Среди них только один Typ C, три Typ D и один Typ C/D, построенный для гонок hillclimb.

Однако известно ещё две машины под названием Auto Union Typ 650 "Сокол", созданные в 1952 г. в ГДР по инициативе Василия Сталина. В соответствии с требованиями Формулы-2 объём двигателя V12 сократили до 1480 см3, а в остальном Typ 650 почти не отличался от довоенного Typ D. Изначально планировалось выставить эти автомобили для участия в международных соревнованиях, но испытания в Подмосковье показали их полную неконкурентоспособность.