En todo caso el coche es mecánicamente igual, salvo por las diferencias de peso y ajustes de la suspensión. Las tres versiones llevan un motor motor de ocho cilindros con inyección directa de gasolina, que da 420 CV de potencia máxima, y un sistema de tracción total.

El motor tiene 4.163 cm³ de cilindrada y ocho cilindros en V. El sistema de alimentación es por inyección directa de gasolina, con mezcla homogénea, y no tiene turbocompresor. Se distingue de otros motores FSI en que alcanza un régimen de giro muy alto; esto hace posible que llegue a 420 CV de potencia máxima, a un régimen de 8.250 rpm. Hay pocos motores atmosféricos que den más de 100 CV por litro de cilindrada.

El par máximo también es muy alto con relación a la cilindrada: 430 Nm, que consigue a 5.500 rpm. Hay al menos el noventa por ciento de esa cantidad de par motor (387 Nm) entre 2.250 y 7.600 rpm. La caja de cambios es manual, de seis velocidades.

El RS4 lleva un sistema de amortiguación variable que Audi llama «DRC», por Dynamic Ride Control; está previsto para disminuir el balanceo y el cabeceo. Otras características de la suspensión son unos muelles que rebajan la carrocería 30 mm, con relación a un A4 normal.

Los discos delanteros son ventilados y perforados, y miden 365 mm de diámetro; los traseros miden 324. Audi ha colocado una toma de aire tipo NACA para mejorar el flujo de aire hacia los frenos.

Tiene control de estabilidad de serie, ajustado para que entre en funcionamiento más tarde que uno normal, y por un periodo más corto. Este control de estabilidad lleva incorporada la función de secado automático de los discos mediante una aproximación momentánea de las pastillas.