Pomijając erę legendarnych samochodów wyścigowych z lat 30., historia udziału AUDI AG w sportach motorowych rozpoczyna się wraz z Audi quattro. Ważnym czynnikiem późniejszego sukcesu rynkowego napędu quattro były liczne zwycięstwa oraz dwa tytuły mistrzowskie w klasyfikacji producentów i dwa w klasyfikacji kierowców zdobyte przez „oryginalne quattro” w Rajdowych Mistrzostwach Świata w latach 1982–1984.

Cztery pierścienie wywróciły rajdy do góry nogami i trzykrotnie, za każdym razem w rekordowym czasie, szturmem zdobyły amerykański szczyt Pikes Peak w modelu Sport quattro. Audi przystosowało napęd quattro również do użytku na torach wyścigowych. W roku 1996 Audi A4 quattro zdobyło tytuł mistrzowski w siedmiu krajach. W latach 2012–2016 napęd powrócił na tor jako e-tron quattro.

W momencie zakazania napędu quattro w klasie wyścigów samochodów turystycznych Audi przeszło do kategorii sportowych prototypów i to właśnie w tej klasie przez 18 lat skutecznie promowało swoje hasło: Przewaga dzięki technice. Już podczas debiutu w 1999 roku w Le Mans – najtrudniejszym na świecie wyścigu długodystansowym – cztery pierścienie od razu stanęły na podium, zajmując trzecie miejsce. W kolejnych latach Audi R8 było klasą samo dla siebie. W latach 2004 i 2005 zespoły klienckie zdobyły kolejne dwa generalne zwycięstwa. Audi R8 zapewniło sobie miejsce w historii sportów motorowych, zwyciężając 63 razy w 80 wyścigach.

Po tym, jak Laurent Aiello wygrał w 2002 roku za kierownicą Abt Audi TT-R, w roku 2004 Audi powróciło do serii DTM z zespołem fabrycznym i od razu wygrało – dzięki swojemu szwedzkiemu kierowcy Mattiasowi Ekströmowi. Szwed triumfował ponownie w 2007 roku, a w latach 2008 i 2009 jego sukcesy powtórzył inny kierowca Audi, Timo Scheider. Audi było pierwszym i do dziś pozostaje jedynym producentem motoryzacyjnym w historii DTM, który zdobył takie potrójne zwycięstwo.

Technika TDI pozwoliła Audi po raz kolejny odegrać rolę pioniera i zademonstrować „przewagę dzięki technice”. W roku 2006 Audi R10 TDI wyposażone w nową koncepcję napędu było pierwszym samochodem sportowym z silnikiem wysokoprężnym triumfującym w legendarnym, 24-godzinnym wyścigu w Le Mans. W sumie technika TDI zwyciężała w Le Mans osiem razy. Audi pokazuje swoją przewagę, również jeśli chodzi o wydajność energetyczną. Podczas całej ery TDI cztery pierścienie na przestrzeni jednej dekady zredukowały spalanie oleju napędowego w swoich bolidach o 46 procent.

Audi przekroczyło kolejny milowy kamień najważniejszego na świecie wyścigu długodystansowego, gdy w 2012 roku po raz pierwszy w historii w Le Mans wygrał hybrydowy samochód wyścigowy. Trzy lata z rzędu (w latach 2012, 2013 i 2014) Audi R18 e-tron quattro było w Le Mans nie do pobicia.

Model R8 LMS z 2009 roku zapoczątkował w Audi systematyczny rozwój gałęzi produkcji samochodów wyścigowych z myślą o klientach zewnętrznych. Sportowe auto klasy GT3, w którym zawartość podzespołów zaczerpniętych z seryjnie produkowanego modelu wynosi ponad 50 procent, wciąż robi wrażenie. Do końca roku 2016 Audi oddało do rąk swoich klientów ponad 200 takich aut.

W sezonie 2019 marka kontynuuje zaangażowanie w serię wyścigów samochodów elektrycznych, a jednocześnie w popularną serię wyścigów samochodów turystycznych DTM. Obecność w wyścigach Formuły E – pierwszej na świecie serii wyścigów samochodów w pełni elektrycznych – stanowi w tym roku filar programu sportów motorowych Audi.