Bazowym silnikiem tego modelu jest 1,5-litrowa jednostka benzynowa o mocy 110 kW (150 KM) i 250 Nm momentu obrotowego. Wyposażona jest ona w układ cylinder on demand, wyłączający czasowo przy niskich i umiarkowanych obciążeniach drugi i trzeci cylinder, co wydatnie wpływa na zmniejszenie zużycia paliwa. Audi Q3 35 TFSI z tym właśnie silnikiem i z sześciobiegową, manualną skrzynią biegów (średnie zużycie paliwa w l/100 km: 6,3 – 6,0; średnia emisja CO2 w g/km: 145 – 139), od 0 do 100 km/h przyspiesza w 9,6 sekundy, a jego prędkość maksymalna to 211 km/h. Jeśli klient wybierze dla tej samej jednostki napędowej automatyczną skrzynię biegów S tronic (średnie zużycie paliwa w l/100 km: 5,9 – 5,7; średnia emisja CO2 w g/km: 134 - 130), sprint do setki zabiera kompaktowemu SUV’owi 9,2 sekundy, a jego prędkość maksymalna to 207 km/h.

Silnik 2.0 TDI o takiej samej mocy 110 kW (150 KM) w wersji Audi Q3 35 TDI, otwiera ofertę jednostek wysokoprężnych. Jego charakterystyczną cechą są dwa wałki wyrównoważające w skrzyni korbowej minimalizujące wewnętrzne tarcie oraz wtrysk common-rail o ciśnieniu maksymalnym 2000 bar. Łagodnie działająca jednostka dostarcza 340 Nm momentu obrotowego. Silnik ten dostępny jest w zestawieniu z siedmiobiegową, automatyczną skrzynią biegów S tronic i z napędem na przednią oś (średnie zużycie paliwa w l/100 km: 4,9 – 4,7; średnia emisja CO2 w g/km: 128 - 123). Przyspieszenie do setki zabiera mu 9,2 sekundy, a prędkość maksymalna to 207 km/h.

Już wkrótce na rynku polskim zadebiutują kolejne wersje silnikowe Audi Q3. Pierwsza z nich, to analogiczna jak powyżej jednostka 35 TDI, ale z sześciobiegową skrzynią manualną i napędem quattro, od 0 do 100 km/h przyspieszająca w 9,3 sekundy i rozwijająca prędkość maksymalną 211 km/h.

Kolejna, to jednostka 2.0 TFSI zestrojona z siedmiobiegową skrzynią automatyczną S tronic i z napędem na cztery koła quattro. W swej słabszej wersji wytwarza moc rzędu 140 kW (190 KM) i moment obrotowy 320 Nm. Wyposażone w nią Audi Q3 40 TFSI (średnie zużycie paliwa w l/100 km: 7,5 – 7,2; średnia emisja CO2 w g/km: 170 - 164), od 0 do 100 km/h przyspiesza w 7,4 sekundy i rozpędza się maksymalnie do 220 km/h.

Mocniejsza wersja tego silnika montowana w Audi Q3 45 TFSI (średnie zużycie paliwa w l/100 km: 7,6 – 7,3; średnia emisja CO2 w g/km: 173 - 167), ma 169 kW (230 KM) mocy i 350 Nm momentu obrotowego. Do setki przyspiesza o 1,1 sekundy szybciej, a prędkość maksymalna to 233 km/h

Wkrótce dostępna będzie również mocniejsza wersja silnika 2.0 TDI o mocy 140 kW (190 KM) oznaczona jako Audi Q3 40 TDI (średnie zużycie paliwa w l/100 km: 5,6 – 5,5; średnia emisja CO2 w g/km: 148 - 145). Dostępna będzie ona wyłącznie z napędem na cztery koła quattro i z dwusprzęgłową skrzynią biegów. Jej moment obrotowy rzędu 400 Nm osiąga szczyt w zakresie od 1750 do 3250 obr./min. Przyspieszenie od 0 do 100 km/h zajmuje jej 8,0 sekund, a prędkość maksymalna to 221 km/h.

W wersjach z dwulitrowym silnikiem benzynowym oraz z mocniejszą jednostką wysokoprężną, standardem jest napęd na cztery koła quattro. Daje on nowemu Q3 dodatkowe zalety w zakresie przyczepności, stabilności i dynamiki prowadzenia we wszystkich warunkach drogowych. Jego sercem jest sterowane elektronicznie, hydrauliczne sprzęgło wielopłytkowe montowane na tylnej osi. System zarządzania układem, w chwili gdy dla przykładu samochód sportowo wchodzi w zakręt, może przekierować część momentu obrotowego z osi przedniej na tylną. Gdy kierowca przyspiesza, moc płynnie „wciska” kompaktowego SUV’a w zakręt. Na granicy osiągów napęd na cztery koła quattro blisko współpracuje z układem selektywnego rozdziału momentu obrotowego między kołami, który delikatnie przyhamowuje mniej obciążone koła po wewnętrznej stronie zakrętu, zwiększając w ten sposób siłę napędową kół znajdujących się po jego stronie zewnętrznej. Różnica ta pozwala autu wejść precyzyjnie w zakręt, dokładnie w tym kierunku, w którym skręciły koła. Rezultat: precyzyjne, neutralne prowadzenie, połączone z dynamicznym pokonywaniem zakrętów.