Le auto ibride utilizzano un motore termico tradizionale in combinazione ad un motore elettrico. Gli accumulatori (le batterie) sono ricaricati grazie al motore termico o a combustione interna, nel caso dei motori con tecnologia full hybrid, mentre, tramite il collegamento a una sorgente di elettricità esterna nel caso dei motori con tecnologia plug-in hybrid. In entrambe le tecnlogie la carica elettrica delle batterie avviene trasformando in elettricità l'energia cinetica del veicolo durante la sua fase di frenata, così da evitarne lo spreco.

Se si viaggia a basse velocità o si parte da fermi la centralina dell’auto da priorità al motore elettrico; quando invece occorre una potenza maggiore o finisce l'autonomia del pacco batterie, la centralina dell’auto attiva automaticamente in parallelo il motore termico.

Le auto ibride plug-in, anche indicate con la sigla PHEV, hanno due motori che permettono il movimento. Il motore termico lavora in coppia con il motore elettrico, che recupera e converte in energia elettrica il calore generato dal rilascio dell'acceleratore e dalla frenata.

A differenza delle altre ibride, le plug-in hybrid necessitano di essere ricaricate per utilizzare al massimo il vantaggio della combinazione tra il motore elettrico e il motore termico.

Le attuali ibride plug-in montano per la maggior parte dei casi un pacco batterie a ioni di litio dai 10 kWh ai 20 kWh che permettono di percorrere fino a 60 Km in elettrico. Alcuni SUV montano batterie dai 25 kWh ai 35 kWh arrivando così a percorrere fino a 100 Km solo in elettrico.

I motori mild hybrid sono dotati di un motore elettrico da 12 o da 48 Volt che interviene soltanto nella fase di accensione e nella spinta iniziale da 0 a 30 Km/h. Le batterie si ricaricano in fase di decelerazione e frenata e non è possibile viaggiare solo con il motore elettrico (a causa della ridotta dimensione delle batterie). Queste auto sono particolarmente vantaggiose nei consumi se si percorre molta strada urbana, in cui la vettura è spesso costretta a fermarsi e a ripartire fra incroci e semafori.

Il motore full hybrid converte in energia elettrica il calore rilasciato dal motore termico esclusivamente in fase di decelerazione. Questa energia interviene poi solo in fase di accelerazione per disattivarsi quando si raggiunge la velocità costante. Per questo motivo, le batterie non si ricaricano a una presa esterna come avviene per le plug-in hybrid o le auto elettriche.

L’auto ibrida si può ricaricare a casa, in azienda oppure può essere ricaricata tramite le colonnine pubbliche su strada.

Per ricaricare un'auto ibrida possono volerci circa un paio di ore (se la batteria è totalmente esaurita). Se si utilizza la corrente domestica durante la notte a batteria totalmente esaurita, possono volerci 5 o 6 ore.

Oltre al noto risparmio sul carburante, noleggiare a lungo termine un'auto ibrida permette un notevole risparmio sui costi amministrativi e operativi che costituiscono il canone mensile: le auto ibride sono, in alcune Regioni, sono parzialmenteo totalmente esenti dalle imposte di possesso (bollo e super bollo) e i costi assicurativi RCA sono ridotti rispetto alle auto termiche. Inoltre, le auto ibride non pagano i parcheggi durante la ricarica, oltre a non avere nessun obbligo di divieto di circolazione durante i periodi di blocco traffico.

Il motore ibrido riesce a utilizzare il carburante in maniera più efficiente, limitando gli sprechi energetici. Poiché consumano meno carburante a parità di chilometri percorsi, le ibride hanno minori emissioni di CO2 rispetto alle normali auto a benzina o diesel, e sono pertanto considerate auto ecologiche. Inoltre, poiché in città utilizzano frequentemente il motore elettrico, abbattono notevolmente l'inquinamento in queste aree altamente popolate.

Un veicolo ibrido è dotato di due sistemi di propulsione: motore elettrico e motore termico. Per tal motivo, non è corretto definire ibride anche le auto che sfruttano un sistema policarburante bi-fuel, come ad esempio le auto a GPL e le auto a metano.