Mit dem 2.5 TFSI arbeitet ein preisgekrönter Hochleistungsmotor unter der Haube des RS Q3 – eine internationale Fachjury hat den Fünfzylinder seit 2010 drei Mal in Folge zum „International Engine of the Year“ seiner Klasse gewählt. Der turboaufgeladene Direkteinspritzer schöpft aus 2.480 cm3 Hubraum eine Höchstleistung von 228 kW (310 PS) bei 5.200-6.700 Umdrehungen, sein maximales Drehmoment von 420 Nm liegt zwischen 1.500 und 5.200 1/min an. Mit beiden Werten ist der RS Q3 in seinem Umfeld ohne Konkurrenz. Schon in seinem Grundkonzept ist dieser Fünfzylinder ein besonderer Motor. Er ist aus TT RS und RS 3 Sportback bekannt, und die quattro GmbH hat ihn für den Einsatz im RS Q3 modifiziert. Die Zündfolge 1-2-4-5-3, unterstützt von der Geometrie der Ansaug- und Abgasanlage, sorgt für den sportlichen Klang des Motors, der Audi schon in den 1980er-Jahren populär gemacht hat.

Über das serienmäßige Fahrdynamiksystem Audi drive select mit den Modi auto, comfort und dynamic kann der Fahrer die Klappensteuerung der Abgasanlage und die Gaspedalkennlinie beeinflussen. In der Stellung dynamic wird damit das Ansprechverhalten schärfer und der Motorsound intensiver.

In nur 5,2 Sekunden beschleunigt der 2.5 TFSI den Audi RS Q3 aus dem Stand auf 100 km/h – der Bestwert in diesem Segment. Die Höchstgeschwindigkeit liegt bei elektronisch abgeregelten 250 km/h. Im RS Q3 arbeitet der Audi Fünfzylinder erstmals serienmäßig mit einem Start-Stop-System zusammen. Weitere Effizienzmaßnahmen wie eine geregelte Ölpumpe, die den Schmierstoff bedarfsgerecht fördert, tragen zum niedrigen Verbrauch von durchschnittlich 8,8 Liter Kraftstoff pro 100 km (206 Gramm CO2 pro km) bei.

Als Kraftübertragung dient serienmäßig eine Siebengang-S tronic. Sie ist im kompakten Dreiwellen-Layout konzipiert, ihr siebter Gang ist verbrauchssenkend lang übersetzt. Der Fahrer kann das Doppelkupplungsgetriebe in den Programmen D und S arbeiten lassen oder selbst schalten – mit den Schaltwippen am Lenkrad oder mit dem Wählhebel, der ein spezielles RS-Design trägt. Die Launch Control-Funktion regelt die Beschleunigung mit optimaler Traktion aus dem Stand heraus.