Dans un hybride série, le moteur thermique ne fait que charger la batterie via un générateur. Les roues sont entraînées exclusivement par un ou plusieurs moteurs électriques. Concept utilisé par Nissan e-Power, Li Auto (EREV) et BMW i3 REx.
Le moteur thermique tourne à son régime de meilleur rendement pour charger la batterie. Le(s) moteur(s) électrique(s) entraînent les roues. Une batterie tampon stocke l'énergie. Le conducteur conduit 100% électrique.