ムルシエラゴは、ランボルギーニがアウディ傘下に入った後に発売された最初の新車種であり、ディアブロの後継車種となるフラッグシップ・スポーツカーである。2001年のフランクフルトモーターショーで一般向けに発表され、同年9月から市販された。車名は、過去のランボルギーニ車の伝統にならって19世紀に実在した伝説的な闘牛の名前に由来する。スタイリングは当時ランボルギーニのデザイン部長であったルク・ドンカーヴォルケが担当した。

後に発表された「ガヤルド」に比べ、親会社であるアウディ社の影響が少ないモデルとの評価がある。例えばガヤルドはアルミ製スペースフレームに、アウディの設備を利用して設計されたエンジンを搭載する仕様であるが、本車種はアウディに買収される以前に設計したディアブロの構造的特徴の多くを受け継いでいる。

ボディは角断面を持つ鋼管スペースフレームによって組まれ、外部からの応力をほぼすべてシャシーによって負担する構造をもっている。シャシーの大部分はスチール製であるが、フロアパネルと一部の補強用補助構造体などはカーボンファイバーが使用されている。また、ボディパネルにもカーボンファイバーを用いられているが、ルーフと左右のドアにはスチール素材を使っている。これらの最先端素材を多用したことで、ディアブロより全長が約100mm延長されているにも関わらず、乾燥重量はほぼ同水準の1,650kgとなっている[2]。

ディアブロには後輪駆動と四輪駆動の両系統のモデルが用意されていたが、ムルシエラゴには四輪駆動のみとされている。ムルシエラゴの四輪駆動は比較的簡易な構造を持つビスカス式センターデフをもつものであり、動作制御もディアブロが姿勢を崩した時に効果を発揮する仕様に対し、通常でも前輪にも積極的に駆動力を配分するものに変更されている。

車名をあらわすエンブレムが装着されていない代わりに、ドアのサイドシル部分に”MURCIELAGO”のロゴが刻まれている。ドアの開口部はシザードアの上昇量が増やされ、開口部も広く取られたことにより、ディアブロに比べ乗降性が向上している。

搭載エンジンは新規設計されたものではなく、ディアブロから引継ぎとなるアルミダイキャスト、60°バンクを持つ水冷V型12気筒DOHCエンジンの発展型を搭載する。このエンジンはカウンタックからディアブロを経てムルシエラゴまで基本構造を受け継ぐ設計であり[3]、ディアブロの最終生産型である「6.0」のものに基本ストロークを延長し、排気量は6.2Lとしている。またディアブロのエンジンと比較して、素材見直しによるムービングパーツの軽量化も行われている。出力は580hp（約588PS）、トルク66.3kg·mとされている。このエンジンの感触について福野礼一郎は「古典的なエンジン」「いかにも内燃機らしい豪快な回り方」と評している[3]。

パワートレインの配置もカウンタックからディアブロを経て受け継いだもので、運転席と助手席の後ろに置かれたエンジンの出力は、運転席と助手席の間のセンタートンネルに置かれたトランスミッションを経由した上で後輪に伝えられている。しかし、ディアブロ以前にはオイルパンを貫通していたドライブシャフトをディファレンシャルギアごと車体右側にずらして設置し、潤滑方式をドライサンプにすることによって、エンジンの搭載位置を50mm下げている。また、トランスミッションも従来の5速から6速に変更され、後に「eギア（e-gear）」と呼ばれるセミオートマチックトランスミッションが追加された。

アメリカ環境保護局とエネルギー省が毎年発表する燃費ワースト・ランキング2010年では、本車種のMT仕様が市街地燃費3.4km/L、高速燃費5.53km/Lとワースト1位に選ばれている。またセミオートマチック仕様も3位に選ばれている[4]。なお、ランボルギーニは4年連続1位となった。