El Exeo está basado en el Audi A4 de tercera generación (B7). Por lo tanto, lleva motor delantero longitudinal y tracción delantera, y además podría tener versiones con tracción a las cuatro ruedas. Exteriormente, las diferencias entre el Exeo y el A4 se centran en el frontal, la tapa del maletero y los faros traseros. El tablero proviene del A4 descapotable.

El Exeo fue el primer modelo de la marca española en ofrecer motores diésel equipados con inyección directa common-rail. En el momento de su lanzamiento, venía equipado con tres mecánicas diésel procedentes del mismo bloque: un 2,0 litros de 120, 143 ó 170 CV. Por su parte, los tres motores de gasolina que estaban disponibles en un principio también eran de cuatro cilindros en línea: un 1,6 litros atmosférico de 102 CV, un 1,8 litros con turbocompresor de 150 CV y un 2,0 litros turboalimentado de 200 CV.

Posteriormente, la gama ha sufrido cambios de importancia; se han mantenido las mecánicas diésel, pero con la opción de acoplar un cambio automático de 7 velocidades (Multitronic) al motor TDI de 143 CV. La oferta de motores gasolina es la que más variaciones ha sufrido; ha desaparecido el motor 1,6 y se ha modificado el 1,8 litros turbo para dar 120 y 160 CV. Además, el 2,0 ahora tiene 200 ó 211 CV. El primero de ellos sólo puede ir acoplado a una transmisión automática de 7 velocidades (Multitronic) y la segunda a una transmisión manual de 6 velocidades.

Antes de que en junio de 2008 SEAT anunciara que el modelo se llamaría Exeo, se había rumoreado que el nuevo modelo podría llevar el nombre SEAT Bolero, o incluso que podría ser el nuevo SEAT Toledo, si bien ambos vehículos no pertenecen al mismo segmento.