Beim seriellen Hybrid wirkt nur der Elektromotor auf den Antriebsstrang. Der Verbrennungsmotor treibt einen elektrischen Generator an, der den Elektromotor bewegt und die Batterie lädt. Der serielle Hybrid fährt streckenweise rein elektrisch bei geladener Batterie und kommt so dem Elektroauto schon sehr nahe. Daher wird er auch als Elektrofahrzeug mit Range-Extender bezeichnet.