Wzależności od konfiguracji elementów napędzających wyróżnia się układy hybrydowe szeregowe,równoległe i mieszane.

W układzie szeregowym energia wytwarzana przez silnik spalinowy jest w całości przetworzona na energie elektryczną do napędu silnika elektrycznego, a jej nadmiar do ładowania akumulatorów. W razie potrzeby silnik elektryczny może również korzystać z energii elektrycznej zgromadzonej w akumulatorach. W układach tych nie ma potrzeby stosowania skrzyni biegów.

W układzie tym silnik spalinowy działa jako generator prądu, który zasila silnik elektryczny i jeśli może również ładuje baterie. Silnik elektryczny zasila koła korzystając z mocy generowanej przez silnik spalinowy i o ile to konieczne również z mocy zmagazynowanej w bateriach. Nazywane jest to systemem szeregowym, gdyż przepływ mocy odbywa się po kolei przez elementy. Hybrydowy układ szeregowy wymaga silnika o małej mocy, ale za to wysokosprawnego w zakresie pracy co zapewni, że będzie pracował względnie stabilnie, generował i dostarczał energię do silnika elektrycznego i skutecznie ładował baterie. Układ ten zbudowany jest z dwóch napędów elektrycznych - generatora i silnika elektrycznego.

W układzie równoległym cześć energii mechanicznej wytworzonej przez silnik spalinowy napędza pojazd, a pozostała cześć ładuje akumulatory. Gdy potrzebna jest duża moc silniki mogą pracować równolegle (razem) jako źródło napędu. Podczas hamowania silnik elektryczny jest generatorem prądu.

W układzie równoległym zarówno silnik spalinowy jak i elektryczny napędzają koła, a moc z obu tych źródeł jest wykorzystywana w stopniu zależnym od warunków na drodze. System ten zwany jest równoległym, gdyż moc może płynąć równocześnie z dwóch źródeł. W tym systemie akumulatory są ładowane poprzez zmianę trybu pracy silnika elektrycznego z silnikowego w prądnicowy w warunkach, gdy jest to możliwe - czyli gdy samochód hamuje silnikiem lub potrzebna jest minimalna moc . Niestety, co wynika ze struktury tego systemu (tylko jedna jednostka elektryczna napędowo/prądnicowa) nie jest możliwe jednoczesne ładowanie baterii i napędzanie pojazdu z obu źródeł.

Układ mieszany jest kombinacją cech układów równoległego i szeregowego.

Ten typ napędu hybrydowego łączy w sobie cechy systemu równoległego oraz systemu szeregowego, w celu uzyskania z nich tego, co mają najlepsze. W układzie tym zastosowano dwa silniki, których używa się zależnie od warunków jazdy. Jeżeli wymagana jest duża moc, czyli na przykład podczas dynamicznego wyprzedzania, układ korzysta zarówno z silnika elektrycznego, jak i spalinowego. Natomiast jeżeli w układzie powstaje nadmiar mocy, na przykład podczas jazdy z równomierną prędkością, układ korzysta tylko z silnika spalinowego, który wraz z generatorem spełnia rolę "ładowarki" i magazynuje nadmiar energii w akumulatorach. Naturalnie podczas hamowania i zwalniania energia kinetyczna jest odzyskiwana. Układ ten ze względu na swe zalety stosowany jest najczęściej tzw. pojazdach hybrydowych. Do najbardziej znanych można zaliczyć pojazd Prius marki Toyota.

W obecnie produkowanych pojazdach samochodowych znalazły zastosowanie układ typu równoległego lub mieszanego.