Prezentacja trzeciej generacji samochodów A8 odbyła się w USA w grudniu 2009 roku, ale debiut rynkowy nastąpił w marcu 2010 roku. Ogólna koncepcja konstrukcyjna pojazdu została zachowana, natomiast zwiększono jego wymiary i wprowadzono wiele nowych rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych. Rozstaw osi powiększono niemal o 5 cm, natomiast długość całkowita wzrosła o 7,5 cm. Nowe nadwozie ma klasyczną trójbryłową sylwetkę z charakterystycznym wielkim wlotem powietrza. Opcjonalnie dostępne są przednie lampy diodowe.

Początkowo zaoferowano dwie wersje silnikowe. Zarówno silnik benzynowy jak i turbodiesel miały układ V8 i pojemność skokową 4,2 dm3.

Nowością było zastosowanie automatycznej skrzyni przekładniowej o ośmiu biegach.

Nieco później wprowadzono do produkcji nadwozie o wydłużonym rozstawie osi (Lang) oraz dalsze wersje silnikowe. Były to silniki w układzie V6 o pojemności 3,0 dm3.

Początkiem 2011 roku trafiła na rynek największa wersja silnikowa wyposażona w jednostkę V12 o pojemności 6,3 dm3. Usportowiona wersja S8 debiutowała początkiem 2013 roku.

Podczas Salonu Samochodowego we Frankfurcie n/Menem, jesienią 2013 roku przedstawiono zmodernizowane pojazdy rodziny A8. Po face-liftingu zmienił się wlot powietrza, przedni zderzak oraz lampy. Nieznacznie zmieniono także zderzak tylny i lampy zespolone. Równocześnie wprowadzono zmiany w jednostkach napędowych. Poprawiono ich osiągi i doprowadzono do zgodności z normą Euro6.

Jesienią 2015 roku dołączyła do gamy najbardziej dynamiczna wersja S8 Plus, a wersja 3,0 TDI została nieznacznie wzocniona.

Zakończenie produkcji trzeciej generacji samochodów A8 nastąpiło w połowie 2017 roku.