La autonomía de un vehículo híbrido enchufable depende de sus características y de su uso.
La autonomía eléctrica depende principalmente de la capacidad de la batería de tracción (expresada en kWh). Cuanto mayor sea la capacidad, más tiempo podrá conducir en modo totalmente eléctrico. En el caso de la tecnología híbrida enchufable de Renault, donde la batería se carga enchufándola a la red eléctrica, pero también recuperando energía cinética durante la conducción, la autonomía en modo totalmente eléctrico está garantizada hasta 105 km (en uso mixto WLTP). Para optimizar su vehículo y ahorrar combustible, es necesario cargarlo con la mayor frecuencia posible.
La autonomía total de un coche híbrido enchufable es mayor que la de un coche de gasolina, ya que permite alternar entre varias fuentes de energía. En ciudad, cuando el motor eléctrico toma el control, el motor de combustión interna se utiliza poco o nada, lo que ahorra combustible. En autopista, incluso con la batería de tracción descargada, se beneficia del funcionamiento del sistema híbrido, que optimiza el consumo de combustible.