Ansamblul hibrid este format dintr-un motor pe benzină de 3 litri, care livrează 328 de cai şi un motor electric de 107 cai putere, care poate asigura singur o autonomie de până la 30 de kilometri.

Per total, puterea ajunge la nu mai puţin de 435 de cai, ceea ce face ca maşina să poată atinge suta de kilometri în doar 5,5 secunde, în timp ce viteza este limitată electronic la 250 de kilometri pe oră.

După cum o demonstrează şi numele său, S500 Plug-in Hybrid va putea fi încărcat la priză. Resursele de energie depind de cel de la volan: există Hybrid, când merg ambele motoare, E-Mode - doar tracţiune electrică, E-Save - energia este stocată în baterie, şi Charge - bateria se încarcă în timpul călătoriilor.