L'hybride parallèle combine un moteur thermique et un moteur électrique qui entraînent tous deux les roues. Le moteur électrique assiste le thermique (accélération, démarrage) et récupère l'énergie au freinage. C'est le système le plus courant (Toyota HSD, Honda i-MMD, PSA e-HDi).
Le moteur électrique est intégré à la transmission (alterno-démarreur ou moteur dédié). Il assiste le thermique, permet le démarrage en silence (Stop & Start), récupère l'énergie au freinage. La batterie se recharge par récupération et par le moteur thermique.