Aby vzniklo alespoň zdání jisté spojitosti mezi technikou silničního R8 a závodního speciálu R10, dostala v Ženevě vystavená studie, která se pravděpodobně brzy objeví i ve výrobě, vznětový motor V12 TDI o zdvihovém objemu 5,9 l. Jeho největší největší výkon 368 kW (500 k) a maximální točivý moment 1000 N.m od 1750 do 3000 ot./min zaručují zrychlení z 0 na 100 km/h za 4,2 s a dosažení největší rychlosti přes 300 km/h. Pro porovnání: závodní motor Audi V12 TDI má největší výkon přes 478 kW (650 k) ze zdvihového objemu 5,5 l a Audi R10 s ním dosahuje maximální rychlosti až 330 km/h v závislosti na zpřevodování. Výkon motoru studie R8 TDI Le Mans se přenáší na všechna kola přes blíže nespecifikovanou mechanickou převodovku s dvoukotoučovou spojkou malého průměru. Základní rozdělení točivého momentu mezi přední a zadní nápravu je 40:60 %.

Motor V12 TDI pro „civilní“ použití vyrábí maďarská motorárna v Györu. Má dvě řady válců svírající pro dvanáctiválec optimální úhel 60°, čímž se liší od ostatních vidlicových motorů Audi. Sdílí s nimi však rozteč válců 90 mm. Vrtání 83,0 mm a zdvih 91,4 mm jsou stejné jako u motoru V6 3.0 TDI a znamenají zdvihový objem 5934 ccm. S délkou 684 mm je tento dvanáctiválec jen o 166 mm delší než V8 TDI. Blok motoru je vyroben z grafitické litiny, která je o 40 % pevnější a o 100 % odolnější proti únavě než běžná šedá litina. Díky tomu mohla být navržena konstrukce, jež je při shodných parametrech kompaktnější a o 15 % lehčí. Přívod paliva do válců zajišťuje systém přímého vstřikování common rail od firmy Bosch se dvěma vstřikovacími čerpadly, která vytvářejí vstřikovací tlak až 200 MPa. Vstřikovače jsou piezoelektrické s osmi otvory. Každá řada válců je přeplňována jedním turbodmychadlem s proměnnou geometrií rozváděcích lopatek, uloženým vně motoru. Díky dvěma oxidačním katalyzátorům, dvěma filtrům pevných částic a systému AdBlue splňuje motor limity emisní normy Euro 6, s jejímž zavedením se počítá v roce 2014.