Základem nových modelů je současná generace Audi A1. Pod kapotou se nachází turbodmychadlem přeplňovaný vysokovýkonný čtyřválec 2.0 TFSI, který je vyladěn na nejvyšší výkon 170 kW (231 k) a maximální točivý moment 370 Nm. Modely Audi S1 a S1 Sportback zrychlí z 0 na 100 km/h za 5,8 s, resp. 5,9 s. Jejich nejvyšší rychlost je 250 km/h. Kombinovaná spotřeba paliva je podle výrobce 7,0 l/100 km, resp. 7,1 l/100 km (emise CO2: 162 g/km, resp. 166 g/km).
Stejně jako všechny modely Audi S jsou i S1 a S1 Sportback vybaveny trvalým pohonem všech kol quattro. Jeho srdcem je hydraulicky ovládaná vícelamelová spojka uložená před zadním diferenciálem.
Podvozek obou vozů byl přepracován včetně řízení s elektromechanickým posilovačem. Upravená naklápěcí ložiska na přední nápravě mají zlepšit reakce vozu při zatáčení. Zadní náprava s vlečenými rameny, spojenými torzně poddajnou příčkou, používaná u modelů A1, byla nahrazena čtyřprvkovým nezávislým zavěšením. Nechybí také adaptivní tlumiče a větší brzdy - přední kotouče mají průměr 310 milimetrů. Na přání si mohou zákazníci objednat červené brzdové třmeny s logem S1. Audi S1 i S1 Sportback stojí na 17“ kolech s pneumatikami 215/40 R 17. Alternativou nabízenou na přání jsou 18“ kola s pneumatikami 225/35 R 18.