[5]​ Ha sido diseñado, desarrollado y fabricado exclusivamente por la compañía subsidiaria de Audi AG: Audi Sport GmbH, que fabrica partes automotrices de alto desempeño, anteriormente Quattro GmbH,[6]​ el cual está basado en la plataforma del Lamborghini Gallardo y,[7]​ posteriormente, también en la del Lamborghini Huracán.

Una versión completamente eléctrica llamada e-Tron comenzó su desarrollo,[15]​ pero alcanzó su etapa de producción cuando se presentó la segunda generación del modelo.

[16]​[17]​ El auto recibió un rediseño en 2012 y se añadió un nuevo modelo llamado V10 Plus a la oferta.

Los modelos iniciales incluían al completamente eléctrico e-Tron y un V10 de 5204 cm³ (5,2 L; 317,6 plg³) FSI junto con el V10 plus.

[22]​[23]​ En 2016, la variante Spyder se añadió a la alineación y estuvo disponible inicialmente en la versión base V10.

Algunas características aerodinámicas tales como las hojas aero frontales se comparten con el Lamborghini Huracán.

[25]​ El R8 se convirtió en el vehículo personal de Tony Stark (protagonizado por Robert Downey Jr.)