In seinen fünf Jahren an der Spitze der Volvo-Entwicklung hatte Peter Mertens für einige wichtige Weichenstellungen gesorgt. Im Frühjahr 2017 wechselte er als Entwicklungsvorstand zu Audi, um den Ingolstädter Hersteller technologisch wieder näher an die Rivalen BMW und Mercedes heranzuführen – und um Kontinuität in die Audi-Entwicklung zu bringen. Denn seit der damalige Audi-Entwicklungsvorstand Michael Dick 2012 in den Ruhestand gegangen war, hatten sich die Entwicklungschefs quasi die Klinke in die Hand gegeben: Wolfang Dürheimer blieb nur neun Monate. Seine beiden Nachfolger Ulrich Hackenberg (knapp zwei Jahre) und Stefan Knirsch (neun Monate) waren über den Dieselskandal gestolpert.
Doch seine Gesundheit zwang Mertens, ebenfalls nach kurzer Zeit zum Rückzug. Anfang 2018 erkrankte er zum ersten Mal schwer, kehrte danach auf seinen Posten zurück. Doch als einige Monate später erneut eine schwere Erkrankung auftrat, bat er den Aufsichtsrat im Herbst 2018, ihn von seinen Aufgaben zu entbinden. Peter Mertens begründet seinen Wunsch mit der "hohen Konzentration", die für die Aufgabe als Entwicklungsvorstand von Nöten sei und die er in seiner Situation nicht uneingeschränkt aufbringen könne. „Die Gesundheit und die Familie haben in dieser Zeit Vorrang. Ich danke allen Audianern für ihren Einsatz, ihre Unterstützung und die tolle Zusammenarbeit, die ich in dieser Zeit erlebt habe“, sagte Mertens, der drei Kinder hat, damals.