Druga generacja modelu A8 debiutowała podczas Salonu Samochodowego w Paryżu w 2002 roku. Utrzymano dotychczasową koncepcję konstrukcyjną i technologiczną typu ASF. Rozstaw osi modelu podstawowego zwiększono o 62 mm. Na powierzchniach nadwozia pojawiło się więcej zdecydowanych krawędzi.

Początkowo do produkcji skierowano tylko dwie wersje silnikowe. Zastosowano silniki benzynowe w układzie V8 o pojemności skokowej 3,7 i 4,2 dm3. Obie te jednostki były zmodernizowanymi wersjami silników stosowanych wcześniej i miały podwyższone osiągi.

Jesienią 2003 roku wprowadzono do produkcji wydłużoną wersję nadwoziową (Lang) o rozstawie osi zwiększonym o 13 cm, w której montowano silnik 4,2 dm3. Drugą nowością tego roku była wersja 4,0 TDI wyposażona w nowy turbodoładowany silnik Diesla w układzie V8.

W następnym roku gama silników została rozszerzona o mniejszy silnik wysokoprężny. Była to jednostka w układzie V6, o pojemności 3,0 dm3. Istotną nowością 2004 roku była wersja wyposażona w potężny silnik o pojemności skokowej 6,0 dm3, która jako pierwsza otrzymała nowy wlot powietrza o dużej wysokości. Kilka miesięcy później (ale już w 2005 roku ) podobne zmiany (face-lifting) wprowadzono do pozostałych modeli tej rodziny.

Usportowiona wersja S8 debiutowała w 2006 roku. Po raz pierwszy zastosowano w modelu firmy Audi silnik o 10 cylindrach, mający pojemność 5,2 dm3.

W 2007 roku wprowadzono niewielkie zmiany w nadwoziu. Pojawiły się wówczas inne lampy tylne oraz kierunkowskazy w lusterkach zewnętrznych. Wprowadzono także wersję z benzynowym silnikiem o pojemności 2,8 dm3.

Zakończenie produkcji drugiej generacji samochodów A8 nastąpiło końcem 2009 roku.