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Der hochdrehende V8-Sauger, der aus 4.163 cm3 Hubraum schöpft, ist eng mit dem V10 verwandt, der den Hochleistungssportwagen R8 antreibt. Wie fast alle Benzin­motoren von Audi bezieht er den Kraftstoff über die Direkteinspritzung – die Common Rail-Anlage baut bis zu 120 bar Druck auf. Aufwändiger Feinschliff an der zweiflutigen Ansaug- und Abgasanlage lässt den Langhuber frei atmen; vier verstellbare Nockenwellen und Tumble-Klappen im Saugrohr unterstützen die Gemischbildung. Der 4.2 FSI liefert imposanten Durchzug und fühlt sich auch bei hohen Drehzahlen wohl – fast wie ein Rennmotor. Er gibt seine 331 kW (450 PS) Leistung bei 8.250 1/min ab, die maximal 430 Nm Drehmoment stehen zwischen 4.000 und 6.000 Touren bereit. Der 4.2 FSI katapultiert das 1.725 Kilogramm wiegende Coupé in 4,6 Sekunden von null auf 100 km/h und weiter auf elektronisch begrenzte 250 km/h Topspeed. Auf Wunsch regelt Audi die Spitze erst bei 280 km/h ab. Im Mittel kommt der bärenstarke Achtzylinder auf 100 Kilometer mit 10,8 Liter Kraftstoff aus – der Motor und der komplette Antriebsstrang sind auf minimale Reibung optimiert, die Ölpumpe arbeitet bedarfs­gesteuert, und ein Rekuperationssystem gewinnt in Ausroll- und Bremsphasen Energie zurück. Die serienmäßige Siebengang S tronic im RS 5 trägt mit ihrem hohen Wirkungsgrad und dem lang übersetzten letzten Gang ebenfalls zur Effizienz bei. Sie setzt sich aus zwei Kupplungen und zwei Teilgetrieben zusammen. Beide sind permanent aktiv, aber nur eines ist kraftschlüssig mit dem Motor verbunden. Der Schaltvorgang erfolgt durch den Wechsel der Kupplungen – blitzschnell, geschmeidig und fast unmerklich. Der Fahrer kann die Siebengang S tronic, die für die Kräfte des hochdrehenden V8 spezielle Verstärkungen erhielt, vollautomatisch agieren lassen oder selbst steuern, mit dem neu gestalteten Wählhebel oder mit Wippen am Lenkrad. Über das serien­mäßige Audi drive select kann die Schaltstrategie im Automatikmodus zwischen den Modi auto, comfort und dynamic variiert werden. Im Programm „Launch Control“ managt die Siebengang S tronic die perfekte Beschleunigung aus dem Stand heraus – mit voller Power und minimalem Reifenschlupf.
Wie jedes RS-Modell bringt auch der RS 5 seine Kraft mit dem permanenten Allradantrieb quattro auf die Straße. Beim Mittendifferenzial, das die Kräfte zwischen Vorder- und Hinterachse verteilt, präsentiert Audi, die führende Marke beim Allradantrieb, eine neue Entwicklungsstufe – das so genannte Kronenrad-Differenzial. Das selbstsperrende Kronenrad-Mittendifferenzial baut kompakt und leicht und erzielt einen hohen Wirkungsgrad. Dank seiner Lamellenpakete kann es die Verteilung der Momente zwischen Vorder- und Hinterachse breit variieren; bei Bedarf strömen bis zu 70 Prozent nach vorn und maximal 85 Prozent nach hinten. Die Standard-Auslegung ist mit 40:60 weiterhin sportlich heckbetont. Das neue Differenzial arbeitet mit einer elektronischen radselektiven Momenten­steuerung zusammen, die auf alle vier Räder zugreift. Wenn bei dynamischer Gangart eines der kurveninneren Räder zu stark entlastet wird, bremst es das System leicht ab, noch bevor Schlupf auftritt – das sorgt einerseits für satte Traktion und erzeugt andererseits ein Giermoment, das die Kurvenfahrt unterstützt.
Das Fahrwerk des RS 5 ist bei den Federn, den Dämpfern, der Elastokinematik und den Stabilisatoren sportlich-straff abgestimmt, es legt die Karosserie 20 Millimeter tiefer als beim Audi A5. Leichtmetallräder im Format 19 Zoll mit Reifen der Größe 265/35 sind Serie. Die Bremsanlage arbeitet mit mächtigen innenbelüfteten Scheiben – an der Vorderachse haben sie 365 Millimeter Durchmesser. Auf Wunsch montiert Audi an der Vorderachse Scheiben aus Kohlefaser-Keramik mit 380 Millimeter Durchmesser.
Der RS 5 steht athletisch und kraftvoll auf der Straße, die ausgestellten Kotflügel mit den scharfen horizontalen Oberkanten erinnern an einen klassischen Audi. Am Heck dominieren die beiden ovalen Auspuff-Endrohre.