Первая попытка была далека от идеала спортивного суперавтомобиля, каким хотел видеть Bugatti председатель правления VW Фердинанд Пьех (Ferdinand Karl Piëch). У машины был относительно слабый, громоздкий двигатель, а внешность была скорее роскошна, чем спортивна.

На Женевском Автосалоне 2001 года на стенде Bugatti Automobiles S. A.S. был выставлен уже предсерийный образец под новым именем Bugatti EB 16/4 Veyron. Автомобиль не только сменил имя, новым было практически все, от двигателя, состоящего из двух V-образных блоков по восемь цилиндров (всего четыре блока, по 4 цилиндра в каждом) и до захватывающего спортивного кузова, полностью разработанного на Фольксвагене Хельмутом Варкусом (Hartmut Warkuss).

Начало серийного производства новой модели было намечено на 2003 год, однако ряд обстоятельств значительно изменил сроки. Фердинанда Пьеха на посту председателя группы Фольксваген сменил Бернд Пишетсридер (Bernd Pischetsrieder), а в декабре 2003
президентом Bugatti стал Томас Бшер (Thomas Bscher), сменив Карла-Хайнца Ноймана. Несмотря на кадровые перестановки, работы над проектом не прекращались и в сентябре 2005 года из ворот вновь построенной фабрики в Мольсхайме, старом родовом гнезде Бугатти, вышли первые серийные Bugatti Veyron 16.4.

Автомобиль, общий объем выпуска которого не превысит 300 экземпляров, стоит 1 миллион евро и обладает следующими характеристиками: Объем двигателя W16 с четырьмя турбонагнетателями составляет 7993 см3. Газораспределительный механизм состоит из 4-х распредвалов и 64 клапанов. Мощность двигателя по разным оценкам составляет от 1020 — 1040 л.с. (VW) до 1006 — 1026 л.с. (SAE). Во избежание недоразумений, Bugatti Automobiles S. A.S. объявило мощность двигателя равной 1001 лошадиных сил. Максимальный крутящий момент составляет 1250 Нм и через двухдисковое сцепление и муфту Haldex передается на все четыре колеса. Коробка передач, установленная в автомобиле — семиступенчатая, переключения осуществляются подрулевыми рычажками. Переход на каждую последующую передачу занимает 0,2 сек.

Максимальная скорость Bugatti Veyron, установленная в ходе официальных испытаний на трассе Ehra-Lessien составила 407 километров в час, время разгона до 100 км/ч составляет 2,5 секунды, до 200 км/ч — 7,3, а до 300 — 16,7 секунд.

Эти достижения делают Bugatti Veyron не только самым быстрым автомобилем, но и самым динамичным серийным автомобилем в истории. Он также занимает первое место по потреблению топлива, расходуя при полностью открытой дроссельной заслонке 125 литров на 100 километров пути. Фактический расход составляет в городском цикле 40,4 литра, в смешанном — 24,1, а на шоссе — 14,7 литра на 100 километров.

Предельная скорость при каждодневном использовании составляет 377 километров в час. При достижении автомобилем отметки 220 км/ч гидравлика опускает автомобиль до достижения клиренса 8,9 см и одновременно из задней части корпуса поднимается антикрыло, обеспечивая необходимую прижимную силу. Для того, чтобы развить максимальную скорость, водитель с помощью специального ключа должен активировать скоростной режим движения, который, кстати, ограничен электроникой на уровне 407 км/ч, во избежание преждевременного износа шин.

На Bugatti Veyron стоят уникальные вентилируемые углекерамические тормозные диски и восмипоршневые суппорты. На скоростях свыше 200 км/ч, при торможении, задействуется антикрыло, выступающее в роли аэродинамического тормоза. Время разворота крыла до угла 70 градусов составляет 0,4 секунды после начала торможения. Время, которое требуется автомобилю, мчащемуся с максимальной скоростью для полной остановки, составляет 10 секунд, причем Bugatti Veyron не смещается при торможении с прямолинейной траектории, даже если водитель отпустит рулевое колесо.