Tiene un motor 2.5 TFSI de gasolina turboalimentado de cinco cilindros, con inyección directa, que da 340 CV (más detalles técnicos sobre el motor 2.5 TFSI). Este motor va asociado a una caja de cambios manual de seis velocidades. La tracción es en las cuatro ruedas conectable automáticamente (más información).
No está disponible con tracción delantera ni con cambio automático. Según un responsable de Audi a quien pregunté, los clientes de este coche quieren un cambio manual. Independientemente de que eso sea así, lo cierto es que Audi no tiene un cambio «S tronic» (el que llevan otras versiones del TT) que sirva para el TT RS: el de seis velocidades no aguanta un par motor superior a 350 Nm; el de siete marchas que sí lo soporta (el que tiene el Audi S4 o el Q5) es para motores colocados longitudinalmente, no en disposición transversal que es como lo tiene el TT.
Sin duda, a falta de que le podamos medir las prestaciones, es un coche muy rápido. Un TTS (2.0 TFSI de 272 CV) también lo es, pero lo que más les diferencia es la capacidad que tiene el TT RS de ganar velocidad cuando se circula muy rápido o al recuperar en marchas largas, por ejemplo en los tramos de autopista sin limite de velocidad, donde bastaba con pisar el acelerador sin reducir ninguna marcha para que el coche superase con facilidad 200 km/h.
Según los datos homologados por Audi, el TT RS acelera de 0 a 100 km/h en 4,6 s con carrocería cupé (4,7 s con carrocería descapotable). Su velocidad máxima está limitada a 250 km/h, aunque bajo petición puede configurarse para que llegue a 280 km/h. Un TTS llega a 100 km/h en 5,2 en el mejor de los casos (que es con el cambio automático «S tronic») y tiene la velocidad limitada a 250 km/h.
De serie, tiene una suspensión que rebaja la carrocería 10 mm con respecto al resto de los Audi TT. Opcionalmente, puede llevar amortiguación variable («Audi Magnetic Ride»), con dos tipos de ajuste: «confort» y «sport».
Las llantas de aleación de 18'' y cinco radios dobles van montadas en neumáticos de medidas 245/45. En opción están disponibles otras de 19" (con neumáticos 255/35) o 20''.
Los frenos de disco autoventilados son de 370 mm en el eje delantero y 310 mm en el trasero, con pinzas delanteras de cuatro pistones fabricadas de aluminio, pintadas en negro y con la inscripción RS. Para disipar el calor con mayor rapidez, los anillos de fricción de los discos delanteros -de hierro- están perforados y van unidos a los armazones de aluminio (la pieza donde va atornillada la propia rueda) mediante pernos (lo frecuente es que ambas partes sean una sola pieza de hierro). Otra ventaja de este tipo de frenos es que reducen la cantidad de masa no suspendida. Aún con todo esto, tras dar cuatro vueltas al circuito los frenos se fatigaron notablemente (esto es algo que sucede con la mayoría de los coches de serie cuando se corre con ellos en un circuito).
El control de estabilidad («ESP») tiene dos niveles de desconexión. En el primero denominado deportivo, en el segundo nivel, queda completamente desconectado. Para poder aprovechar toda la capacidad de aceleración en el circuito tuve que utilizar el modo deportivo para que el control de estabilidad no frenase el coche a la salida de las curvas más lentas.
El Audi TT RS cupé pesa 1.450 kg, 60 kg menos que el coche equivalente con carrocería descapotable. Como en otros Audi TT, algunos componentes de su estructura son de aluminio.
Diferencias en el aspecto y el equipamiento
El TT RS, como otros modelos de Audi con la denominación «RS», no tiene luces antiniebla colocadas en los paragolpes (para incrementar las entradas de refrigeración), sino que están integradas en los faros.
Otro detalle diferenciador del TT RS es que lleva un alerón fijo, no retráctil, en la parte trasera de la carrocería. Opcionalmente está disponible uno que se acciona automáticamente. Los retrovisores, también como en otros RS, van pintados en color aluminio mate.
Los faros son de xenón y tienen una tira de diodos luminosos para luz de marcha diurna.
En la parte posterior, el paragolpes incluye un difusor y una doble salida de escape. El sonido de escape se puede ajustar en dos niveles mediante un mecanismo controlado por una válvula (más información); si el conductor desea más ruido de escape tiene que accionar el botón de «modo deportivo», colocado en la consola. Opcionalmente, hay un escape con recubrimiento negro mate para las salidas, que también incluye este mecanismo de válvula y un sonido «más deportivo».
El TT RS está disponible en ocho colores de carrocería. En la versión Roadster, la capota puede ser negra o gris oscura.
Los asientos delanteros tienen calefacción y están tapizados en una combinación de cuero y Alcántara, con costuras de color plata. Opcionalmente puede tener unos asientos de tipo deportivo que dan una gran sujeción. A las personas más voluminosas les pueden resultar molestos los resaltes laterales, especialmente los que sirven para sujetar los muslos.
Los asientos llevan el logotipo TT RS estampado sobre los respaldos. Esta inscripción también está presente en el volante, el cuentarrevoluciones y las molduras inferiores de las puertas. Las alfombrillas tienen ribetes en color plata. El reposapiés y los pedales son de aluminio.
Los asientos traseros son idénticos a los de cualquier otro Audi TT: son muy pequeños, incómodos y casi no hay sitio para meter las piernas (un adulto de talla media no cabe detrás de un conductor de, también, talla normal). Igual que en el TT S, la parte inferior del volante es plana.
La pantalla de información ubicada en el cuadro de instrumentos incluye nuevas funciones, como un indicador para la presión de sobrealimentación y para la temperatura del aceite, además del cronómetro para tomar tiempos en un circuito que ya había en la gama TT. El climatizador y el equipo de radio «Concert» son de serie. Como opción, están disponibles varios equipos multimedia y de navegación.
También son opcionales la tapicería de cuero napa seda perforado o de cuero napa fina con la perforación especial TT, las inserciones decorativas en blanco o negro para el interior y algunos detalles pintados en color gris plata en el exterior (el labio inferior del paragolpes delantero y trasero).
Hay dos formas de recargar la batería. Por un lado se puede enchufar a una toma de corriente de uso doméstico de 230 voltios; en una red de mayor tensión el tiempo de carga es menor. Por otro, la batería también recibe energía en las fases de deceleración. En palabras de Audi, en fases de retención «los cuatro motores son capaces de recuperar una considerable parte de la energía».
A diferencia del R8, en el cuadro de instrumentos hay una pantalla en la que se puede ver el modo de conducción. A su izquierda hay un indicador donde se puede ver la energía que se está utilizando y la que se recupera. A la derecha está el velocímetro. El conductor puede seleccionar el nivel de recuperación de energía mediante una serie de botones que hay en el volante. 
El R8 GT Coupé pesa 1.600 kg y el R8 GT Spyder 1.640 kg. Por ejemplo, modelos de carrocería cupé y similar potencia, como el Ferrari 458 Italia o el Lamborghini Gallardo LP 550-2 Valentino Balboni son más ligeros, pero no otros como el Porsche 911 Turbo S (ficha comparativa).
Respecto al R8 5.2 FSI, la versión GT tiene una suspensión que permite modificar de forma manual la altura de la carrocería en 10 mm, la alineación de las ruedas es distinta y lleva de serie frenos de material cerámico —con pinzas de color rojo (imagen)—. 
El motor es atmosférico de gasolina, con diez cilindros y 5,2 litros de cilindrada. Es básicamente el mismo que tiene el Lamborghini Gallardo LP560-4, pero con distinta potencia —el motor V8 de 430 CV que tiene la variante menos potente del R8 también está basado en uno de Lamborghini—.
La suspensión es de paralelogramo deformable en cada rueda, con elementos superpuestos; delante tiene dos triángulos y detrás tiene un triángulo superior (imagen) y dos elementos independientes en la parte inferior (imagen). 
La carrocería de esta versión tiene algunos detalles que permiten diferenciarla de la menos potente. Lo que Audi llama «sideblades», la pieza que va tras la puerta, es más ancha. También cambian las rejillas que hay en las entradas (frontales) y salidas (traseras) de ventilación del motor. La gama de colores es más amplia. 
Un Porsche 911 es, sin ninguna duda, más exigente con el conductor y sólo nos parece claramente superior al R8 por su extraordinaria capacidad de frenada y porque tiene un tacto de dirección más directo y preciso (que podrán apreciar algunos conductores). Un BMW M6 es un cupé de lujo, puede ser más rápido en una recta, pero está muy lejos de ser un deportivo como el Audi R8.
Es un motor de giro rápido que a casi cualquier régimen sorprende porque tiene una respuesta muy directa y contundente al acelerador, que lo hace muy agradable de utilizar. El inconveniente que tiene este coche es que tiene un consumo alto, incluso a ritmo moderado por autopista (más impresiones de conducción).
El equipamiento de serie es muy completo. Todas las versiones llevan cuatro airbags, control de estabilidad, faros de doble xenón, iluminación diurna de diodos luminosos, suspensión deportiva, climatizador de dos zonas y llantas de aleación de 19 pulgadas, como mínimo (fichas de equipamiento).
Este deportivo se basa en el R8 5.2 FSI pero con una potencia de 560 CV. Necesariamente va asociado a un cambio automático R-Tronic. Este tiene varios programas de funcionamiento y un sistema Launch Control con el que se puede disponer en todo momento del máximo de aceleración cuando se sale desde parado. 
Este prototipo tiene un sistema que la marca denomina torque vectoring. Consiste en que cada rueda acelere y frene independientemente del resto. La ventaja es que es más fácil mantener la trayectoria.