Nel corso del 2005 l’Audi annunciò che a partire dalla stagione 2006 avrebbe schierato una LMP1 a motore turbodiesel. La R10 TDI, che sostituiva la R8, era equipaggiata con un motore 4 cilindri da 5500cc a iniezione diretta (soluzione testata sulle R8 fin dal 2001) e oltre 650 cavalli. L’esordio avvenne il 18 marzo 2006 alla 12 Ore di Sebring. Con la R10 TDI l’Audi continuò a raccogliere successi, come tre vittorie a Le Mans (2006, 2007, 2008), tre vittorie in LMP1 nell’ALMS (2006, 2007, 2008) e la vittoria del titolo piloti LMS 2008 di Alexandre Prémat e Mike Rockenfeller. Nel 2009 e 2010 la R10 TDI continuò ad essere utilizzata dal team Kolles, mentre l’Audi aveva già a disposizione la nuova R15 TDI.