油電混合動力系統的工作原理是通過傳統的汽油引擎加上電動機輸出動力配合，利用發動機的工作對蓄電池進行充電，汽車的電動機和發動機產生的動力會不斷切換和轉化。

其動力系統主要由控制系統、驅動系統、輔助動力系統和電池組等部分構成。

油電混合動力系統分為串聯式、并聯式和混聯式三種。以串聯式為例，在車輛行駛之初，蓄電池電量飽滿，其能量輸出能滿足車輛要求，輔助動力系統不工作。當電池電量低于 60%時，輔助動力系統啟動。

車輛能量需求較大時，輔助動力系統與蓄電池組同時為驅動系統提供能量。車輛能量需求較小時，輔助動力系統為驅動系統提供能量的同時，還給蓄電池組充電。

由于蓄電池組的存在，發動機能工作在相對穩定的工況，排放得到改善。串聯式動力由發動機、發電機和電動機三部分動力總成組成。發動機驅動發電機發電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構驅動汽車。小負荷時由電池驅動電動機驅動車輪，大負荷時由發動機帶動。

不是所有油電混合動力車輛都依靠電動發動機、電池和電線，有些車輛靠液壓發動機、鈴線和蓄能器聯合作用來驅動。

油電混合動力汽車配備了動力源電池，輔助發動機的電動馬達在正常行駛中能產生強大平穩的動力。而且和汽油車一樣加油，不用改變使用習慣，政府和企業推廣也無需新建充電裝置或加氣站。

燃油經濟性高，行駛性能優越，起步、加速時有電動馬達輔助能降低油耗，可關停內燃機，實現“零”排放。動力性優于同排量單純內燃機汽車，能彌補內燃機低轉速扭矩力不足的弱點，還能減少車內機械噪音。