Todo o carro tem pelo menos uma bateria. Armazena energia química e fornece-a sob a forma de eletricidade. A bateria convencional de chumbo-ácido, inventada em 1859, ainda arranca a maioria dos automóveis a gasolina. Fornece a corrente necessária para fazer girar o motor e alimenta os componentes eletrónicos quando o motor está desligado. Assim que o motor entra em funcionamento, o alternador recarrega a bateria.

Os veículos elétricos utilizam um tipo de bateria diferente. Um conjunto de iões de lítio, composto por milhares de células individuais, armazena a energia que alimenta o motor. A sua capacidade é medida em quilowatts-hora (kWh). Um conjunto típico de baterias de veículos elétricos comporta 60 a 100 kWh, o que proporciona uma autonomia de 320 a 640 quilómetros (200 a 400 milhas). O conjunto é pesado, pesando frequentemente 450 kg (1.000 libras) ou mais, e está posicionado na parte inferior do chassis para melhorar a condução.

A composição química das baterias é importante. As baterias de chumbo-ácido são baratas e fiáveis, mas pesadas. As de iões de lítio são mais leves e têm maior densidade energética, no entanto são mais caras e sensíveis à temperatura. As baterias de estado sólido prometem uma maior densidade energética e um carregamento mais rápido, mas ainda não são produzidas em massa. As baterias de iões de sódio estão a surgir como uma alternativa mais barata para algumas aplicações.

A velocidade de carregamento e a duração da bateria são as duas principais preocupações dos condutores. Os carregadores rápidos podem adicionar centenas de quilómetros em 20 minutos. As garantias das baterias cobrem geralmente oito anos ou 160.000 quilómetros. Depois disso, a capacidade diminui gradualmente, mas a maioria das baterias dura mais tempo do que o próprio carro.