L’autonomie d'un véhicule hybride rechargeable est dépendante des caractéristiques du véhicule mais aussi des conditions d'utilisation. La possibilité de rouler en 100% électrique sera d'autant plus élevée que la capacité de la batterie de traction (exprimée en kWh) sera importante, car l'autonomie électrique dépend principalement de cette capacité. Dans le cas de la technologie hybride rechargeable Renault, dont la batterie se recharge grâce au branchement sur secteur mais aussi en roulant via la récupération de l'énergie cinétique, l’autonomie 100% électrique est assurée jusqu’à 100 km (en usage WLTP mixte). Pour profiter pleinement de votre véhicule et des économies de carburant, il est nécessaire de le recharger le plus régulièrement possible.
L'autonomie totale d'une voiture hybride rechargeable est supérieure à celle d’une voiture essence, puisqu’il est possible d'alterner entre plusieurs sources d’énergie. En ville, quand le ou les moteur(s) électrique(s) prennent le relais, le moteur thermique n’est pas ou peu sollicité ce qui entraîne des économies de carburant. Sur autoroute, même une fois la batterie de traction vide, vous profitez du fonctionnement de la motorisation hybride pour optimiser la consommation.