В мощном TDI объемом 2 967 см³ применена конструкция с двумя турбонагнетателями, установленными последовательно и разделенными заслонкой. Для реализации высокопроизводительной концепции была разработана система охлаждения головки блока цилиндров, а также система охлаждения поршней, использующая масляные форсунки. Кроме того, были специально подобраны интервалы и высота подъема впускных клапанов. Система Common Rail впрыскивает топливо в цилиндры 8 раз за цикл под давлением 2000 бар. Двигатель 3.0 TDI с двойным турбонаддувом обладает впечатляющим звучанием. Звук дополнительно модулируется специальной заслонкой в системе выпуска отработавших газов. Audi SQ5 TDI способен разогнаться до 100 км/ч за 5,1 секунды; максимальная скорость автомобиля составляет 250 км/ч. Средний расход топлива – 7,2 л/100 км. Свой вклад в столь впечатляющий результат вносят инновационная система терморегуляции, система start-stop и масляный насос с регулируемой производительностью. Отличающаяся плавной и быстрой работой восьмиступенчатая коробка передач tiptronic и постоянный полный привод quattro® с системой направленного распределения крутящего момента отвечают за передачу мощности колесам.