Audi A8 L 6.0 quattro je poháněn technicky výjimečným šestilitrovým dvanáctiválcem – největším a nejvýkonnějším dvanáctiválcem, který se kdy objevil pod kapotou sériově vyráběné limuzíny. Ze svého objemu 6,0 l dává dvanáctiválec výkon 309 kW/420 k, jeho točivý moment dosahuje hodnoty 550 Nm! Luxusní limuzína nejvyšší třídy Audi A8 L 6.0 quattro poháněná tímto motorem potřebuje ke zrychlení z 0 na 100 km/h pouhých 5,8 s a její maximální rychlost je z bezpečnostních důvodů elektronicky omezená na 250 km/h.
O přenos výkonu dvanáctiválcového motoru na všechna čtyři kola modelu Audi A8 L 6.0 quattro se stará pětistupňová samočinná převodovka tiptronic, která dává řidiči možnost i manuálního řazení jednotlivých rychlostních stupňů. Řidič může řadit buď jednoduchým „ťukáním“ dopředu a dozadu do páky voliče nebo pouhým mačkáním tlačítek na volantu.
Audi je v současné době jediným výrobcem automobilů, který ve své sériové produkci používá dvanáctiválcový motor koncepce dvojitého „W“, označované také jako „W-motor“. Tato koncepce má několik výhod – celý agregát je stejně kompaktní jako konvenční vidlicový osmiválec V8. Kompaktní rozměry a hojné využití lehkého hliníku a magnézia v konstrukci dvanáctiválcového motoru se odrazily i v jeho nízké hmotnosti, Audi A8 L W12 váží pouze 1980 kg. Výkonová hmotnost modelu Audi A8 L 6.0 quattro činí 6,4 kg/kW (4,7 kg/k), což je hodnota srovnatelná s kvalitními sportovními vozy.
Při stavbě dvanáctiválcového motoru pro Audi A8 L W12 propojili konstruktéři dva ultrakompaktní vidlicové šestiválce V6, jejichž řady válců svírají jenom 15 stupňů. Tyto dvě šestiválcové jednotky jsou propojeny v širokém úhlu 72 stupňů, díky čemuž je výška celého motoru nižší, než u předchozích W-dvanáctiválců. Srdcem celého motoru 6.0 W12 je 20,5 kg těžký klikový hřídel uložený v sedmi ložiscích.
Dalším charakteristickým znakem motoru Audi 6.0 W12 je suchá kliková skříň. Olej potřebný pro mazání motoru se přivádí čerpadlem z oddělené olejové nádrže. Ta je uložena za pravým předním světlometem a s motorem je propojena dvojicí hadic. Olejové čerpadlo je poháněné řetězem přímo od klikového hřídele, vodní chladič, namontovaný na levé straně motoru, se stará o účinné chlazení motorového oleje. Také tímto řešením se Audi A8 L 6.0 quattro podobá výkonným sportovním vozům – motor s tzv. suchou olejovou skříní je totiž optimálně mazaný i při velkých příčných zrychleních, což je u sportovních vozů běžný stav.
Dva sací a dva výfukové ventily každého válce motoru Audi 6.0 W12 jsou řízené dvojicí vačkových hřídelů. Systém proměnného časování sacích i výfukových ventilů zaručuje optimální plnění i vyprazdňování spalovacích prostorů v celém širokém spektru otáček motoru. Také díky tomu jsou dynamické parametry dvanáctiválcového motoru skutečně špičkové.
