A Bugatti Veyron egy, a Volkswagen konszern felügyelete alatt készülő, újkori Bugatti szuperautó, napjaink egyik leggyorsabb, legerősebb közúti autója. Az első olyan sorozatgyártású modell, melynek teljesítménye átlépte az ezer lóerős álomhatárt, illetve sebessége meghaladja a 400 km/h-t. Az autót a német Hartmut Warkuß tervezte, aki a Volkswagen csoport egyik különleges modellekkel foglalkozó osztályán dolgozik. Nevét a francia Pierre Veyron után kapta, aki 1939-ben egy Bugatti volánja mögött megnyerte a 24 órás LeMans-i versenyt. Az autó vételára nettó egymillió euró, és évente mindössze 70 darab készül belőle. Az eladási sikereknek köszönhetően kellett megemelni a gyártási kapacitást, mivel az eredeti évi 50 darabos széria mellett a leendő tulajdonosoknak 15 hónapos várólistát kellett végigvárniuk mire átvehették a járművet.
Miután az 1990-es évek végén a német Volkswagen konszern felvásárolta Európa vezető autógyárainak jórészét – köztük a két világháború közötti sportautóiról híres, vállalatként megszűnt francia Bugatti cég védjegyét is – a vezérigazgató Ferdinand Piëch minden áron létre akart hozni egy kereskedelmi forgalomban is kapható autót, amely átlépi a 400 km/órát. A járműhöz a Bugatti patinás márkaneve már rendelkezésre állt, így a gyár mérnökei megkezdhették tanulmányautókon keresztül kipróbálni ötleteiket, tesztelni a nagyközönség reakcióit.
A Volkswagen mérnökei a terv alapjául egy 6,3 literes, W-elrendezésű, 18 hengeres motort alkottak, melynek teljesítménye 555 lóerő. A 18 hengeres motort fejlesztése során már több tanulmányautóba is beépítették, elsőként az 1998-as EB 118 kétajtós luxuskupé prototípusba. A következő lépcsőfok az EB 218, mely gyakorlatilag a 118-as négyajtós limuzin változata. A luxuskupé/limuzin tervét elvetette a Volkswagen és úgy döntöttek egy brutális, kétajtós szupersportkocsi lesz a végső koncepció. 1999-ben egymással párhuzamosan két prototípust is bemutattak: az egyik az olasz ItalDesign fejlesztette 18/3 Chiron, mely a Frankfurti autószalonon mutatkozott be, a másik pedig a német (az olasz Giugiaro segítségével megalkotott) 18/4 Veyron volt, melyet a Tokyo Motor Show-n vehetett szemügyre a közönség. Az elnevezések itt már a hengerek számára és a prototípus sorszámára utalnak. Később a döntés a negyedik prototípus, a Veyron sorozatgyártása mellett szólt, így a mérnökök megkezdhették az évekig tartó fejlesztőmunkát, aminek végeredményeképp a hengerszám végül 16-ra redukálódott. A Veyron hivatalos neve innen lett 16.4-es.
A Veyron teljesen egyedi, 3 részből álló alvázra épült. A modell középmotoros (a motor a hátsó tengely előtt helyezkedik el), aminek köszönhetően jó a tömegeloszlás a négy kerék között, illetve összkerékhajtású az erő elosztása, és a vezethetőség érdekében. Az összkerékhajtási rendszert a brit Ricardo segítségével fejlesztették ki. Az eredetileg tervezett 18 hengeres motor helyett a tervezők egy nagyobb hengerűrtartalmú, de „csak” 16 hengerrel rendelkező erőforrást használtak, melynél a furat és a löket egyaránt 86 mm. A motor közvetlen befecskendezéses (FSI), hengerenként négy szelepes kettős felülvezérlésű szeleprendszerrel (DOHC szelepvezérlés). A motor sűrítési aránya 9,0. Minden hengersorhoz tartozik egy turbófeltöltő, azaz összesen négy turbó dolgozik a motor levegővel történő ellátásán. A W elrendezés gyakorlatilag két V8-as egybeépítéséből származik, melyek két-két vezérműtengellyel rendelkeznek, így a W16-os összesen négy vezérműtengelyt tartalmaz.
A motor 1001 lóerős teljesítményét, illetve a hatalmas 1250 newtonméteres forgatónyomatékot egy kéttengelykapcsolós, szekvenciális, hét sebességes váltószerkezet továbbítja a tengelyek felé. A kormány mögött lévő kapcsolókkal vezérelhető váltó 8 milliszekundum alatt vált egyik fokozatból a másikba, de a szerkezet használható teljesen automata módban is.
A sorozatgyártású változat bemutatása a fejlesztések késedelme miatt nem volt lehetséges az előre tervezett 2003-as időpontban. A fő gondot a hatalmas motor hűtése okozta. A problémát a motor minden fedés nélküli elhelyezése, és összesen tíz hűtő beszerelése oldotta meg. Ebből három közvetlenül a motorteret hűti, egy-egy szolgál az olajteknő, a sebességváltó, a differenciálmű, a hűtőfolyadék és a hátsó légterelő hidraulikájának hűtésére, valamint további kettő a légkondicionáló berendezéshez szükséges.