Ромоло Либхен, руководитель отдела клиентской спортивной программы подразделения quattro GmbH, и его команда разработчиков сосредоточили свои усилия на нескольких основных направлениях. Новые двери, изготовленные из углепластика, в сочетании с энергопоглощающей пеной не только способствуют еще большему снижению массы гоночного автомобиля, но и повышают уровень пассивной безопасности. Безопасное сиденье PS1, разработанное специалистами Audi и входящее теперь в стандартное оснащение, также служит вышеуказанной цели. Оно обеспечивает совершенную защиту и существенно превосходит минимальные обязательные требования при экстремальной нагрузке. 

Новая выхлопная система с гоночными каталитическими нейтрализаторами также повышает мощностные характеристики двигателя. Двигатель V10 отличается повышенным крутящим моментом при низкой частоте вращения коленчатого вала. Двигатель объемом 5,2 литра развивает 570 лошадиных сил мощности в зависимости от установленных ограничений. В его основе лежит серийный силовой агрегат, производимый на венгерском заводе Audi в Дьёре. Помимо увеличенного масляного радиатора двигателя и охладителя рабочей жидкости КП, в средней части автомобиля установлен радиатор жидкости рулевого управления, который раньше располагался спереди. Характерные для модели Audi R8 боковые лопасти в новом Audi R8 LMS вмещают в себя увеличенные воздухозаборники системы охлаждения для улучшения термоуправления. При этом конструкторы улучшили забор воздуха в передней части автомобиля и его направление к радиатору, а также повысили эффективность системы вентиляции салона. 

Оптимизированное охлаждение тормозных механизмов передних колес повышает общую долговечность тормозной системы. Вместо использовавшихся ранее бесшумных резиновых опор, поперечная тяга крепится через универсальные шаровые шарниры. Облегченные регулируемые газонаполненные амортизаторы с оптимизированными характеристиками от компании Bilstein довершают компоновку шасси и представляют собой последнюю ступень технической эволюции. Кроме того, для модели 2012 года характерны изменения аэродинамических элементов. Более широкий капот может дополнительно оснащаться вентиляционными решетками. Для участия в различных гоночных сериях это решение должно соответствовать омологационным правилам. Новое заднее антикрыло стало шире и получило увеличенные концевые пластины. Испытания в аэродинамической трубе Audi позволили определить еще более эффективное положение крыла для обеспечения максимальной прижимной силы и минимального лобового сопротивления. Прижимная сила, действующая на заднюю ось, повышена за счет оптимизации потока воздуха и увеличения эффективной площади. Новая передняя пластина с оптимизированным распределением воздуха обеспечивает совершенный аэродинамический баланс. 

Начиная с 2012 года, все новые автомобили будут поставляться в описанной выше новейшей эволюционной версии. Подразделение quattro GmbH предлагает доработку существующих моделей до версии 2012 года. Цена модели Audi R8 LMS ultra в Германии составляет 329 900 евро. Поставки начнутся в марте 2012 года.