W międzyczasie założenia konstrukcji trzeba było weryfikować wzwyż. Obliczenia wykazały, iż nowy wóz będzie cięższy niż sądzono, czyli wymagający mocniejszego napędu, a więc i droższy. Zapadła ambitna decyzja - Rzucimy rękawicę najmniejszym Mercedesom! - Do maja 1964 roku, z pomocą tylko 6 ludzi, Luthe zbudował na stalowym szkielecie pokazowy drewniany model 1:1.

W czerwcu 1964 roku gotów był prototypowy 2-tłokowy, 110-konny silnik Wankla KKM-506, 2×497 cm3 planowany dla T80. Lekki i kompaktowy zajmował 40 % mniej miejsca niż konwencjonalny. Długo dopieszczano jego osprzęt. Ostateczna wersja, oznaczona KKM-612, była gotowa w październiku 1965 roku. Przy stopniu sprężania 9,0:1 osiągała moc 115 KM przy 5500 obr/min i moment obrotowy 159 N-m przy 4500 obr/min.

Kadłub odlano ze stopu lekkiego. Boczne ściany komór (i przegroda pomiędzy nimi) były żeliwne. Gładzie komór utwardzano stopem niklu i krzemu. W krótkiej, szerokiej misce olejowej z aluminium, leżącej pod przednim ułożyskowaniem mimośrodowego wału "korbowego", znalazł się wymiennik ciepła olej-ciecz chłodząca. Przyspieszał nagrzewanie silnika i zabezpieczał przed przegrzaniem. Umieszczona nad miską zębata pompa oleju była napędzana przekładnią zębatą. Gładź komór smarował olej pobierany z miski i dodawany do benzyny w stosunku zależnym od obciążenia (1:50-1:100). Tłoki-rotory o kształcie trójkątów z zaokrąglonymi bokami miały na krawędziach stalowe listwy uszczelniające. Okna wlotowe i wylotowe leżały na obwiedni komór, co dawało efekt dynamicznego doładowania przy dużych obrotach, ale pogarszało elastyczność przy niskich. Dla usprawnienia przebiegu spalania w każdej komorze były dwie świece zapłonowe iskrzące jednocześnie. "Drinki serwowały" dwa dwugardzielowe gaźniki Solex.

W kwietniu 1966 roku pierwsze prototypy ruszyły do testów drogowych. W ciągu kolejnych 12 miesięcy zbudowano 16 prototypów i 18 aut z serii przedprodukcyjnej. Jedną trzecią "wykończono" w próbach zderzeniowych. W efekcie prób szosowych 5-biegową mechaniczną skrzynkę zastąpiono przetwornicą momentu obrotowego (sprzęgło hydrokinetyczne) połączoną z mechaniczną 3-biegową skrzynką poprzez pomocnicze sprzęgło cierne. Ten układ usunął szarpania wyczuwalne w zespole z mechaniczną skrzynką, gdy silnik Wankla pracował na niskich obrotach lub z zamkniętą przepustnicą.

Pedału sprzęgła nie było. Gdy dotknęło się dźwigni zmiany biegów, pneumatyczny siłownik zasilany podciśnieniem z kolektora dolotowego włączał sprzęgło cierne, rozdzielające przetwornicę momentu obrotowego i skrzynkę biegów. Po wrzuceniu biegu (i puszczeniu dźwigni) wyłączało się cierne sprzęgło i Ro80 zaczynał pełzać (bez gazu), jak typowy "automatic". Start był możliwy z każdego biegu, a sprzęgło hydrokinetyczne częściowo chroniło silnik przed przeciążeniem.

Z założenia Ro80 miał mieć opływowe nadwozie, jednak Luthe projektował je czysto intuicyjnie, bez żadnych testów modeli w tunelu aerodynamicznym. Pierwszy raz do tunelu wstawiono dopiero wóz z serii przedseryjnej. Chciano tylko "z urzędu" określić współczynniki oporów powietrza. Niespodzianka! Aparatura wyliczyła Cx=0,355. Nie było wtedy seryjnego auta z lepszym wynikiem!