El Veyron 16.4, lanzado en 2005, fue desarrollado por el Grupo Volkswagen y construido a mano en Molsheim. Su objetivo era combinar más de 1000 PS con una velocidad máxima de 400 km/h y una conducción cómoda en el día a día. Los problemas de refrigeración, neumáticos y aerodinámica requirieron años de ingeniería para resolverse y retrasaron el auto en repetidas ocasiones.
En su corazón había un motor W16 de 8,0 litros con cuatro turbos, en esencia dos V8 de ángulo estrecho que compartían un cigüeñal, con 1001 PS. En la pista de pruebas de Volkswagen en Ehra-Lessien el Veyron registró 408,47 km/h, y fue el primer auto de producción en serie en superar a la vez los 1000 PS y los 400 km/h. Las versiones Super Sport posteriores elevaron la potencia a 1200 PS y el récord a más de 431 km/h. El Veyron volvió a situar a Bugatti como fabricante de autos muy rápidos y exclusivos.