Elle est équipée du même moteur que la RS6 à savoir un V8 TFSI délivrant 560 ch à 5 700 tr/min et un couple 700 N m dès 1 750 tr/min. Le moteur d'une cylindrée de 3 993 cm3 est partagé avec l'Audi S6 et S7 dans une configuration de 420 ch, 520 ch pour S8 et 507 ch pour la Bentley Continental GT V8.
L'Audi RS7 monte de 0 à 100 km/h en 3,9 secondes. Sa vitesse maximale est bridée à 250 km/h mais peut aller jusqu'à 280 km/h avec le pack dynamique et 305 km/h avec le pack dynamique plus comme sur la RS6.