2003年のフランクフルトモーターショーで発表されたコンセプトカー「ル・マン クワトロ」をベースにしたスポーツカー。
ボディにはASF(アウディ・スペース・フレーム)を採用し、ボディのみで210 kgと軽量である。
また、エンジンフレームの一部にASFとしては初めてマグネシウムを採用している。
ボディはほとんど手作業で作られ、さらにX線でミクロン単位まで溶接部をチェックするなど、
細部にわたって拘りが貫かれているまさにマニアの為の車である。
ランボルギーニ・ガヤルドはメインフレームやエンジンブロックなどのベース部品を共有する事実上の兄弟車である。
エンジンは4.2 L FSI 直噴 V8 DOHCを搭載。最高出力420 ps/7,800 rpmを発生する。またエンジン潤滑はドライサンプ方式で、
エンジン搭載位置を下げることで低重心化に貢献している。
トランスミッションは6速Rトロニックを採用。これはメカニカルギアボックスと電動油圧クラッチを組み合わせたもので、
ATモードとMTモードが選択できる。
サスペンションは前後ともダウルウィッシュボーンで、標準搭載のガス封入式ショックアブソーバーと、
アウディ マグネティック ライドをオプションで選択可能。
ショックアブソーバーに磁性体を含んだフルードを封入しており、磁力でフルードをコントロールすることで
素早く繊細なサスペンション制御を可能にし、ダンピング特性が異なる「スポーツ」と「ノーマル」の基本モードを用意して、
日常の走行からスポーツドライビングまで広くサポートする。
ドイツ・ネッカーズルムのネッカーズルム工場で1日20台ペースで生産される。
先に本国ドイツやヨーロッパで発売され、日本でも2007年7月から価格1,670万円で発売。
日本では当初、左ハンドル/4.2 L V8 FSI/6速Rトロニックの仕様のみが発売されたが、2009年2月17日より6速MT仕様を追加。
なお、R8の販売は日本国内のアウディ正規ディーラーの中でもごく一部の店舗の限定となっている。