Seit 2011 flankiert der TT RS die Kundensport-Aktivitäten. Der kompakte Rennwagen wurde nach dem SP4T-Reglement der VLN (Veranstaltergemeinschaft Langstreckenmeisterschaft Nürburgring) entwickelt. Dieses erlaubt auf Basis von Serienfahrzeugen weitreichende Modifikationen, erhält jedoch den Grundcharakter des Ausgangsmodells. So kann beispielsweise ein reinrassiger Rennmotor entwickelt oder das Serienaggregat modifiziert werden.
Audi entschied sich für die Serienbasis, da der neue 2,5-Liter-Fünfzylinder des TT RS ein hochmodernes und motorsporttaugliches Aggregat ist. Für den Rennsport wurde seine Leistung um 29 kW auf 279 kW (380 PS) gesteigert. Kurbel- und Ventiltrieb sowie Kurbelgehäuse und Zylinderkopf blieben serienmäßig. Der Kraftzuwachs resultiert vor allem aus einer Umprogrammierung des Steuergeräts sowie einer Renn-Abgasanlage. Um den höheren thermischen Anforderungen gerecht zu werden, ist ein neues Kühlsystem installiert.
Serienmäßig ist der Audi TT RS mit permanentem Allradantrieb quattro ausgerüstet. Da die meisten Rennserien jedoch vier angetriebene Räder verbieten, entwickelte Audi den wohl leistungsstärksten frontangetriebenen Rennwagen der Welt. Die Steuerung des sequenziellen Sechsganggetriebes und die pneumatische Schaltbetätigung wurden vom Audi R8 LMS übernommen. Während die Dreischeiben-Sintermetallkupplung ein reines Rennmodul ist, wurden die Gelenkwellen aus Serienbauteilen kombiniert. So stammen etwa die Außengelenke vom Audi Q7 V12 TDI. Ein mechanisches Sperrdifferenzial verteilt die Kraft zwischen beiden Rädern.
Auch bei der Bremsanlage profitiert der TT RS vom R8 LMS: Die Vorderachse übernimmt dessen komplette Bremsanlage, während an der Hinterachse Bremsscheiben aus dem TT-Serienbaukasten verwendet werden. Die vorderen Felgen des GT3-Sportwagens kommen an allen vier Radpositionen zum Einsatz. Die Karosserie verfügt über einen Sicherheitskäfig, während Dach und hintere Seitenteile der Außenhaut serienmäßig bleiben. Unterboden, Türen und Fronthaube bestehen aus CFK, Kotflügel, Schweller und hintere Karosserieverbreiterungen aus GFK. Alle Scheiben sind aus Makrolon gefertigt, die Rennsitzschale stammt ebenfalls aus dem Audi R8 LMS.