Το Audi Nuvolari τροφοδοτείται από ένα υβριδικό σύστημα κίνησης υψηλής απόδοσης με μέγιστη ισχύ 1.001 PS. Συνδυάζει έναν κινητήρα V8 biturbo 4.0 λίτρων που αποδίδει 800 hp και 730 Nm (φτάνει έως και τις 10.000 σ.α.λ.!) με τρεις ηλεκτροκινητήρες αξονικής ροής, ο καθένας από τους οποίους παράγει 150 hp, ενώ η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει μικτή χωρητικότητα 7,3 kWh. Δύο ελαιοψυκτοι ηλεκτρικοί κινητήρες αξονικής ροής στον μπροστινό άξονα αποδίδουν έως και 2.150 Nm ροπής. Ως αναπόσπαστο μέρος του συστήματος quattro, υποστηρίζουν μεταβλητή κατανομή ροπής. Ένας τρίτος ηλεκτροκινητήρας μεταξύ του κινητήρα V8 στο κέντρο και του κιβωτίου ταχυτήτων ολοκληρώνει την μετάδοση της κίνησης. Το Nuvolari επιταχύνει από 0 σε 100 χλμ./ώρα σε 2,6 δλ. και από 0-200 χλμ./ώρα σε 6,8 δλ.
Το Audi Nuvolari βασίζεται σε ένα πλαίσιο Audi Space Frame με εξωτερικά τμήματα από πολυμερές ενισχυμένο με ανθρακονήματα (CFRP) -κάτι πρωτότυπο για την Audi. Έτσι συνδυάζει ιδανικά το μειωμένο βάρος με την υψηλή στρεπτική ακαμψία. Το σύστημα πέδησης υψηλής απόδοσης του Audi Nuvolari είναι brake-by-wire εμπνευσμένο από το μηχανοκίνητο αθλητισμό και επιτρέπει τη μεταβλητή κατανομή μεταξύ ανάκτησης και υδραυλικού φρεναρίσματος. Στον πυρήνα του συστήματος βρίσκεται το νέο σύστημα πέδησης Audi Ceramic Pro (προερχόμενο από τη Formula 1), σχεδιασμένο για σταθερά υψηλή επιβράδυνση και ακριβή έλεγχο — ακόμη και υπό συνεχή έντονη χρήση στην πίστα αγώνων. Στον μπροστινό άξονα, οι σταθερές δαγκάνες δέκα εμβόλων συνδυάζονται με δίσκους 420×40 χλστ., ενώ στον πίσω άξονα, οι δαγκάνες τεσσάρων εμβόλων συνδυάζονται με δίσκους 410×32 χλστ.