У листопаді 2002 року на зміну першому Audi A8, що випускався протягом восьми років під внутрішнім найменуванням D2, прийшла модель D3 (модельний рік 2003). Метою нової розробки було усунення нестачі в комфорті Audi A8 при збереженні всіх його конкурентних переваг. У 2008 році Audi A8 зайняв друге місце за статистикою постановки на облік в Німеччині нових автомобілів представницького класу (4446 одиниць).
Ґрунтовної модернізації піддалася лінійка двигунів. В якості нової базової моделі був представлений 2,8 літровий 6-циліндровий агрегат потужністю 210 к.с., потужність 8 циліндрового мотора об'ємом 4,2 л була збільшена до 350 к.с. У гамі двигунів залишився 6.0-літровий W12 і додався V10 потужністю 450 к.с., що встановлювався тільки на модель S8.
Після того як у D2 був запозичений 6.0-літровий 12-циліндровий двигун (W12) потужністю 450 к.с., Audi A8 (D3) в 2004 році став першим автомобілем Audi, передню частину кузова якого прикрасила характерні ґрати радіатора Singleframe.
Перелік додаткового обладнання актуальної версії Audi A8 включає в себе такі позиції, як адаптивний круїз-контроль (ACC) та динамічна система освітлення поворотів. Адаптивна пневмопідвіска adaptive air suspension також входить в стандартну комплектацію. Audi A8 - один з перших автомобілів, які (з 34-го тижня 2006 року) можуть на заводі оснащуватися автомобільним телефоном з інтерфейсом Bluetooth і профілем SIM Access Profile - замість звичайної системи гучного зв'язку з інтерфейсом Bluetooth.
З оновленням у вересні 2005 року, коли всі автомобілі були обладнані новою решіткою радіатора, 3,0-літрові шестициліндрові та 3,7-літрові двигуни V8 були вилучені з асортименту та замінені на один 3,2-літровий V6 замінено двигун з максимальною потужністю 191 кВт (260 к.с.) і бензиновим двигуном з безпосереднім уприскуванням. На даний момент 4,2-літровий двигун V8 з MPI (багатоточковий впорскування) потужністю 246 кВт (335 к.с.) також був замінений на 4,2-літровий двигун V8 з безпосереднім впорскуванням бензину (FSI) і максимальною потужністю 257 кВт (350 к.с.) замінено. Пізніше з'явився ще один двигун початкового рівня з 2,8-літровим двигуном V6, який має потужність 154 кВт (210 к.с.). У 2005 році 4.2 TDI, який замінив чотирилітровий дизельний двигун, з максимальною потужністю 240 кВт (326 к.с.) і максимальним крутним моментом 650 Нм, став другим за потужністю дизельним двигуном у світі на той час після BMW 745d у серійному седані.
Audi A8 D3 (2005–2007)
Audi A8 D3 (2005–2007)
Ще одна модернізація відбулася у вересні 2007 року. Нові функції включають переглянуті задні ліхтарі, змінені протитуманні фари, змінені ковпачки бічних дзеркал з вбудованими індикаторами та новий бензиновий двигун початкового рівня об'ємом 2,8 літра (2,8 FSIe).