Les véhicules électriques hybrides (VÉH) comportent habituellement un moteur à combustion interne, un moteur électrique, un générateur et un bloc-batterie. On peut modifier la disposition et l'intégration de ces composantes pour en maximiser le rendement et l'efficacité et réduire les niveaux des émissions.
Les véhicules hybrides équipés d'un MCI consomment généralement de l'essence à mélange pauvre; on est cependant en train de mettre au point des systèmes hybrides au diesel. Comme bloc-batterie, on peut utiliser différents types de batteries, de piles à combustible, d'ultracondensateurs, de volants d'inertie et d'autres moyens de stocker de l'énergie. Les moteurs et les blocs-batteries peuvent être configurés pour fonctionner en parallèle, en série ou en série-parallèle.
Une configuration de groupe motopropulseur hybride en parallèle combine deux sources d'énergie qui peuvent chacune fournir de la puissance de propulsion aux roues motrice. Il y a dans le cas d'un groupe motopropulseur hybride en parallèle une connexion mécanique directe entre le moteur à combustion interne et les roues, en grande partie comme dans le cas d'un véhicule conventionnel. Les hybrides ont toutefois aussi un moteur électrique pouvant entraîner les roues indépendamment. Le MCI alimente les roues par couplage mécanique direct. Le moteur électrique assiste et est couplé mécaniquement à la transmission. Parce que les deux sources d'énergie peuvent propulser le véhicule, le moteur électrique peut être plus petit ou moins puissant que celui qu'exige une configuration de groupe motopropulseur hybride en série. Les véhicules hybrides à configuration en parallèle ont un rendement similaire aux véhicules à MCI conventionnels.
Un véhicule hybride à configuration en série combine habituellement deux sources d'énergie – un moteur à combustion interne et un bloc-batterie – pour alimenter un moteur électrique unique. Contrairement au véhicule hybride à configuration en parallèle, que les moteurs électriques et à combustion interne peuvent propulser, un véhicule hybride à configuration en série n'utilise que le moteur électrique pour sa propulsion.
Pour cette raison, les MCI dans les véhicules hybrides à configuration en série peuvent être plus petits que les moteurs des véhicules conventionnels, puisque leur principale fonction consiste à maintenir les batteries chargées plutôt qu'à propulser les véhicules. Le principal avantage d'un système hybride à configuration en série, c'est que le véhicule en est doté peut, en grande partie, fonctionner comme véhicule électrique sur de courtes distances, ce qui réduit la dépendance sur les MCI et, par conséquent, réduit les émissions.
La combinaison d'un système hybride en série et en parallèle, parfois appelée un modèle combiné ou un modèle en série-parallèle, permet au MCI d'entraîner directement les roues, tout en permettant également de charger le bloc-batterie par l'intermédiaire d'un générateur.
Les groupes motopropulseurs hybrides sont habituellement couplés au freinage électrodynamique par récupération, au système d'arrêt au ralenti avec démarreur-générateur perfectionné et à l'assistance du moteur électrique. Ces technologies offrent des possibilités de réduire grandement la consommation de carburant.