برخلاف خودروهای درون‌سوز که از احتراق بنزین یا دیزل برای تولید انرژی استفاده می‌کنند، خودروهای برقی از موتور الکتریکی و باتری لیتیوم-یون بهره می‌برند. فرآیند عملکرد خودروهای یاد شده به این صورت است:

• باتری (معمولاً 40 تا 100 کیلووات ساعت) انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کند.
• اینورتر جریان مستقیم (DC) باتری را به جریان متناوب (AC) برای موتور تبدیل می‌کند.
• موتور الکتریکی (معمولاً سنکرون مغناطیس دائم یا القایی) گشتاور آنی تولید می‌کند.
• سیستم بازیافت انرژی هنگام ترمز، انرژی جنبشی را به الکتریکی تبدیل و به باتری بازمی‌گرداند.

این ساختار ساده، بدون گیربکس پیچیده، اگزوز، فیلتر روغن یا تسمه تایم است و تنها 20 قطعه متحرک در مقابل 2000 قطعه در موتور بنزینی دارد.

خودروهای برقی به چند دلیل عمده در مقایسه با خودروهای با موتور احتراق داخلی مزیت دارند:

بهره‌وری انرژی بالاتر: پژوهشی نشان داده که یک خودروی برقی در طی مسافتی مشابه، مصرف انرژی بسیار پایین‌تر نسبت به خودروهای بنزینی داشته است.

هزینهٔ عملیاتی پایین‌تر: خودروهای برقی در مقایسه با خودروهای بنزینی یا دیزلی از هزینه‌های سوخت (الکتریسیته معمولاً ارزان‌تر از بنزین است) و نگهداری (مثلاً بدون تعویض روغن موتور، سیستم انتقال نیرو ساده‌تر) برخوردارند.

آلودگی کمتر و اثرات زیست‌محیطی پایین‌تر: اگرچه تولید برق خود ممکن است از منابع مختلف باشد، اما درون ‌خودرو هیچ اگزوزی وجود ندارد، بنابراین انتشار آلاینده‌های محلی کاهش می‌یابد که برای محیط‌زیست، کیفیت هوای شهری و سیاست‌های کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای مهم است.

عملکرد متفاوت و ساده‌تر رانندگی: خودروهای برقی به دلیل گشتاور سریع موتور الکتریکی، اغلب شتاب و پاسخ‌گویی بهتری دارند و چون نگهداری کمتری نیاز دارند، استفاده روزمره‌ از آن‌ها راحت‌تر است. یکی از مزایای این محصولات تجربه رانندگی بی‌صداتر و ساده‌تر است.

مشوق‌های دولتی و شرایط ویژه: در برخی کشورها، برای خودروهای برقی مشوق‌هایی مثل مالیات کاهش‌یافته، معافیت‌های عوارض، یا امکان استفاده از خطوط ویژه وجود دارد که جذابیت را افزایش می‌دهد.