Οι κινητήρες Plug-In hybrid (PHEV) συνδυάζουν έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης με έναν ηλεκτροκινητήρα και μια μπαταρία ιόντων λιθίου. Σε αντίθεση με τα υβριδικά αυτοκίνητα, η μπαταρία ενός PHEV μπορεί να φορτιστεί από εξωτερική πηγή, όπως μια οικιακή πρίζα ή ένα σταθμό φόρτισης, είτε από την αναγεννητική πέδηση, όταν φρενάρετε ή αφήνετε το πόδι σας από το γκάζι. Αυτό επιτρέπει στο PHEV να διανύσει μια σημαντική απόσταση (συνήθως 30 έως 80 χιλιόμετρα) μόνο με ηλεκτρική ενέργεια, πριν χρειαστεί να ενεργοποιηθεί ο κινητήρας εσωτερικής καύσης, με αξιοσημείωτη μείωση στην κατανάλωση καυσίμου. Όταν το Plug-In hybrid είναι πλήρως φορτισμένο, κινείται μόνο με τον ηλεκτροκινητήρα και ο ηλεκτροκινητήρας τροφοδοτείται από την μπαταρία ιόντων λιθίου. Όταν η μπαταρία αδειάσει ή όταν απαιτείται περισσότερη ισχύς, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης ενεργοποιείται για να βοηθήσει τον ηλεκτροκινητήρα.