增程器的工作原理是把化學能（比如汽油燃燒）轉化為動能，再進一步轉化為電能。

這電能既可以驅動電動機，也能給蓄電池充電。當電動汽車電池電量不足時，增程器會自動啟動。

增程器由發動機、起動發電電機和控制器等組成。發動機是動力源，通過轉軸和發電機剛性連接，由控制器 ECU 接收指令控制啟停和扭矩輸出。

增程器啟動時，要和電控離合器系統配合。先是脫開離合器，然后發動機啟動到平穩工況，最后接合離合器。

增程器里的發電機利用內燃機產生的機械能，通過電磁感應把機械能轉換為電能。在啟動階段會消耗車載動力電池電量驅動發動機點火，發電階段則把發動機輸出扭矩轉化為電流給動力電池充電。

增程器產生的電能主要給電池組充電。電池電量不足時，增程器自動啟動為其充電，充電系統包括充電器、電池管理單元等。電池管理系統負責監測電池狀態和保護電池。當電池電量充滿，控制器會讓增程器停止工作。

車輛控制系統還會根據路況等智能調節增程器的啟停和功率輸出。增程器目前主要有燃氣增程器和汽油增程器，汽油增程器成本低、結構簡單，多用于乘用車；燃氣增程器體積大、組成復雜、經濟效益高，多用于中大型商用車。

增程器按冷卻媒介分有水冷增程器和風冷增程器。水冷的靠水的熱傳導和流動散熱，效率高且穩定；風冷的靠空氣流動散熱，結構簡單但效率可能稍低。