Động cơ điện chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động quay cơ học. Nguyên lý hoạt động rất đơn giản: một dây dẫn mang dòng điện trong từ trường sẽ chịu một lực. Bố trí các dây dẫn trên rôto và nam châm trên stato, và rôto sẽ quay. Đảo chiều dòng điện, và động cơ sẽ chạy ngược chiều. Đó là cách hoạt động của hệ thống phanh tái tạo năng lượng trong ô tô điện.

Động cơ điện có nhiều loại khác nhau. Động cơ DC sử dụng dòng điện một chiều và chổi than để chuyển mạch dòng điện. Động cơ cảm ứng AC, do Nikola Tesla phát minh, sử dụng dòng điện xoay chiều và từ trường quay. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu sử dụng nam châm trên rôto và phổ biến trong xe điện vì hiệu suất cao và công suất mạnh mẽ. Mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng về chi phí, hiệu suất và khả năng điều khiển.

Trong xe điện, động cơ không chỉ có nhiệm vụ đẩy xe. Nó còn hoạt động như một máy phát điện trong quá trình phanh tái tạo năng lượng, chuyển đổi năng lượng động học thành điện năng và lưu trữ trong pin. Điều này giúp tăng phạm vi hoạt động và giảm hao mòn phanh ma sát. Một số xe điện sử dụng hai động cơ, mỗi động cơ cho một trục, để dẫn động bốn bánh.

Động cơ điện đơn giản hơn động cơ đốt trong. Chúng có ít bộ phận chuyển động hơn, cần ít bảo dưỡng hơn và tạo ra mô-men xoắn tức thì từ tốc độ quay bằng không. Mô-men xoắn tức thì đó là lý do tại sao xe điện cho cảm giác tăng tốc nhanh chóng.