Nový vysokovýkonný benzínový turbomotor s objemom 3 993 cm3, ktorý sa dostane do viacerých modelov, vyvinie výkon od 309 kW (420 k) do 382 kW (520 k). V najsilnejšej verzii, ktorá sa bude montovať do modelu S8 bude výkon 382 kW (520 k) k dispozícii pri 5 800 ot./min., krútiaci moment 650 Nm zaberá v rozmedzí od 1 700 do 5 500 ot./min.
Najnovší osemvalcový motor od Audi využíva viacero prevratných noviniek, pritom však ostáva verný 90-stupňovému zovretiu valcov. Vačkové hriadele a ďalšie súčasti motora poháňa reťaz na zadnej strane motora. Motorový blok je odliaty zo zliatiny hliníka a kremíka. Okrem toho, že osemvalec je ľahký, vyznačuje sa aj kompaktnými rozmermi s dĺžkou iba 497 mm.
Pri plnení motora nechýbajú dve turbodúchadlá – jedno pre každý rad valcov. Palivo dodáva priame vstrekovanie, spaliny odvádza technika Twinscroll. To znamená, že zberné výfukové potrubie má z každého valca rovnakú dĺžku, čo výrazne zlepšuje reakcie na pridanie plynu, navyše zberné výfukové potrubie sa prevratne nachádza na vnútornej časti valcov.
K zlepšeniu spotreby prispieva systém odpájanie dvoch valcov v každom rade, čo má na starosti Audi valve system. K zníženiu spotreby prispieva aj štart-stop systém, rekuperácia brzdnej energie či odpájateľná vodná pumpa. Nový motor 4.0 TFSI sa teda vo všetkých modeloch S, do ktorých sa bude montovať, stará o dostatočnú dynamiku pričom za svoju prácu by si mal vypýtať menšie dávky paliva pri vyššom výkone ako jeho predchodca.
