아우디 R8 V10의 스타일링은 기존의 V8 모델에서 크게 달라지지 않는다. 10기통 엔진에 더 많은 공기를 불어 넣기 위해 측면 인테이크의 크기가 좀 더 늘어났으며 휠 하우스도 약간 부풀어 올랐다. 또 앞뒤의 디자인이 소폭 변경되었으며 리어 디퓨저와 LED 테일램프도 새로 디자인 됐다. 차체 중량은 1,620kg으로 60kg 늘어났다. R8 V10의 알루미늄 섀시는 엔진 프레임을 마그네슘으로 제작하는 등의 경량화 노력으로 중량이 210kg에 불과하다. 이 알루미늄 섀시는 99m에 이르는 용접 심과 782개의 리벳, 308개의 스페셜 나사로 제작된다.

V10 엔진은 람보르기니 LP560-4의 5.2리터 FSI 유닛이 올라간다. 525마력(53.9kg.m)의 출력은 LP560-4 보다 조금 줄었지만 0→100km/h 가속을 3.9초 만에 끝내고 최고 속도는 316km/h에 달한다. 이 V10 엔진의 무게는 258kg으로 기존의 V8 보다 31kg 무거울 뿐이다. 변속기는 6단 수동과 스티어링 휠에서 변속 가능한 R-트로닉 두 가지가 제공된다. R-트로닉 모델의 0→200km/h 가속을 12초 만에 끝낸다.

강해진 엔진에 맞춰 하체도 손을 보았다. 기존의 조절식 마그네틱 댐퍼를 그대로 사용하지만 댐핑을 강하게 세팅해 핸들링 성능을 크게 높인 것이 특징. 아우디에 따르면 R8 V10의 휭가속도는 1.2g에 달한다. 브레이크는 8피스톤 15인치 디스크가 기본, 카본-세라믹 디스크는 옵션이다. 카본-세라믹 디스크를 선택할 경우 개당 무게는 9kg이 줄어든다.

미국시장에서 판매가 시작된 아우디 R8 V10의 가격은 14만6천달러부터 시작된다.