Als Antrieb des Audi S3 Cabriolet dient der 2.0 TFSI in seiner Top-Ausbaustufe. Er liefert zwischen 5.500 1/min und 6.200 1/min 221 kW (300 PS) Leistung; von 1.800 bis 5.500 1/min produziert er 380 Nm Drehmoment. Mit der S tronic beschleunigt der offene Viersitzer in 5,4 Sekunden auf 100 km/h, die Spitze von 250 km/h ist elektronisch begrenzt. Das Audi S3 Cabriolet wiegt leer (ohne Fahrer) nur 1.620 Kilogramm. Die Fahrgastzelle besteht weitestgehend aus ultrahoch-festem Stahl, die Motorhaube ist aus Aluminium.

Der aufgeladene 2.0 TFSI, der 1.984 cm3 Hubraum aufbietet (Bohrung x Hub 82,5 x 92,8 Millimeter), ist ein echter Sportmotor. Hochbelastbare Aluminium-kolben und höherfeste Pleuel übertragen die Kräfte auf die Kurbelwelle. Die Aluminium-Silizium-Legierung des Zylinderkopfs vereint hohe Temperatur-beständigkeit und Festigkeit mit geringem Gewicht. Zwei Ausgleichswellen bürgen für souveräne Laufkultur.

Mit seinem dynamischen Charakter bietet der Vierzylinder ein faszinierendes Fahrerlebnis. Wenn das serienmäßige Fahrdynamiksystem Audi drive select im Modus dynamic arbeitet, hängt er noch enger am Gas; kurze Zwischengasstöße untermalen die Gangwechsel der S tronic. Mit steigender Last und Drehzahl öffnen die Soundklappen in der Abgasanlage.
Der Turbolader baut bis zu 1,2 bar Ladedruck auf, ein leistungsfähiger Ladeluft-kühler senkt die Temperatur der komprimierten Luft stark ab. So genannte Drumble-Klappen (Drall und Tumble) versetzen die einströmende Luft in eine gezielte Bewegung. Auf der Einlassseite lässt sich die Nockenwelle um 60 Grad Kurbelwinkel verstellen, auslassseitig um 30 Grad. Hier schaltet zudem das Audi valvelift system (AVS) den Ventilhub in zwei Stufen um.

Im NEFZ-Zyklus begnügt sich das Audi S3 Cabriolet mit S tronic auf 100 Kilometer mit nur 7,1 Liter Kraftstoff (165 Gramm CO2 pro Kilometer, Herstellerangabe). Zu diesem Wert tragen die Technologien aus dem Modularen Effizienzbaukasten von Audi bei. Besonders interessant ist hier die zusätzliche indirekte Einspritzung ins Saugrohr; sie ersetzt die Benzindirekteinspritzung FSI im Teillastbereich und senkt dort den Verbrauch und die Partikelemissionen.

Getriebe
Bei dem serienmäßigen Sechsgang S tronic-Getriebe sind die unteren Gänge sportlich eng gestuft, die lange Übersetzung des höchsten Gangs senkt die Drehzahl und damit den Verbrauch. Der Fahrer kann das blitzschnell schaltende Doppelkupplungsgetriebe in den automatischen Modi D und S betreiben oder mit dem Schalthebel in der Tippgasse beziehungsweise mit den optionalen Wippen am Lenkrad selbst steuern.

Eine attraktive Effizienz-Funktion der Sechsgang S tronic ist der Freilauf. Er wird aktiv, wenn Audi drive select im Modus efficiency steht und der Fahrer vom Gas geht. Bei einem Anfahrmanöver mit Vollgas aus dem Stand sorgt die Launch Control, ein weiteres Feature des Doppelkupplungsgetriebes, dafür, dass die Kraft des Motors mit definiertem Reifenschlupf auf die Straße kommt.

Wie jedes S-Modell von Audi nutzt das S3 Cabriolet den permanenten Allradantrieb quattro. Seine Lamellenkupplung ist im Interesse der Gewichtsverteilung vor dem Hinterachsdifferenzial platziert. Die hydraulisch betätigte und elektronisch gesteuerte Kupplung schickt die Momente im normalen Fahrbetrieb zum größten Teil auf die vorderen Räder. Falls dort die Traktion nachlassen sollte, werden sie stufenlos nach hinten umgeleitet.