Audi A8 hybrid pracuje na principu vysoce účinné paralelní hybridní soustavy, která zamezuje zbytečným třecím ztrátám a ztrátám na výkonu. Mezi čtyřválcovým zážehovým motorem, který poskytuje nejvyšší výkon 155 kW (211 k), a osmistupňovou samočinnou převodovkou tiptronic je uložen výkonný synchronní elektromotor. Ten dosahuje výkonu až 33 kW a k dispozici dává mohutný točivý moment 211 N.m. Kombinovaný výkon hybridní soustavy je pak 180 kW a 480 N.m, takže Audi A8 hybrid o hmotnosti 1885 kg dokáže zrychlit z 0 na 100 km/h za 7,6 s a dosáhnout nejvyšší rychlosti 235 km/h. Dalším důkazem suverenity hybridního pohonu je zrychlení z 60 na 120 km/h na 5. převodový stupeň za pouhých 7,5 s.
Spotřeba v kombinovaném režimu EU se přitom drží na skromné hodnotě 6,2 l/100 km odpovídající emisím CO2 ve výši 144 g/km. V městském provozu ušetří hybridní pohon oproti konvenčnímu řešení přibližně 20 % paliva. Na jízdní dynamiku a spotřebu paliva má pozitivní vliv také lehká hliníková karoserie modelové řady A8 s prostorovým rámem ASF. Hnací síla je na vozovku přenášena prostřednictvím předních kol.
Studie A8 používá plně hybridní systém. Ten se vyznačuje tím, že pohon vozu může ve vlastní režii obstarávat jak spalovací motor, tak elektromotor, nebo lze pro pohon kombinovat hnací sílu obou motorů. Během jízdy bez stlačeného pedálu plynu a během brzdění pracuje elektromotor jako generátor, který přeměňuje kinetickou energii na elektrickou a ta se ukládá pro pozdější použití do akumulátoru. Hybridní pohon umožňuje čistě elektrický pohon rychlostí až 65 km/h s dojezdem přesahujícím dva kilometry, což je pro popojíždění v hustém městském provozu naprosto postačující.
Audi A8 hybrid využívá pro ukládání přebytečné elektrické energie moderní sadu akumulátorů Li-Ion, která je uložena v zadní části vozu. V porovnání s jinými koncepty dosahuje výrazně lepších výkonových parametrů při menších rozměrech a nižší hmotnosti. Nominální kapacita je 1,3 kW.h a provozní napětí dosahuje 266 V. Sada akumulátorů je chráněna před poškozením velmi pevným pouzdrem. Ventilační modul zajišťuje za všech podmínek ideální provozní teplotu. Přesto si zavazadlový prostor konceptu Audi A8 hybrid zachovává s objemem 400 litrů vysokou užitnou hodnotu.
Některé agregáty, které jsou v konvenčních osobních vozech poháněny motorem, musely být pro použití v Audi A8 hybrid modifikovány. Kompresor klimatizace pracuje čistě elektricky. Také řízení je elektromechanické. Brzdový posilovač má navíc k dispozici adaptivně řízené elektrické vakuové čerpadlo. Náročné elektronické řízení pak zajišťuje i při brzdění rekuperací kinetické energie plnou funkčnost bezpečnostních systémů ESP a ABS.
Specifické know-how značky Audi spočívá v dokonalé součinnosti všech jednotlivých komponentů a ve vysokém stupni integrace. Tato technická architektura se stane základem budoucího sériově vyráběného modelu Audi Q5 hybrid, který bude představen ještě v roce 2010.