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Les systèmes hybrides peuvent être classés en catégories microhybride, semi-hybride et tout hybride.
Semi-Hybrides
On ne peut parler de système hybride que lorsqu'un véhicule dispose de deux sources de propulsion complémentaires. Sur les systèmes "semi-hybrides" la source de propulsion principale est toujours un moteur thermique. Il transmet sa puissance aux roues motrices avec plus ou moins d'assistance fournie par un moteur électrique selon les conditions. Lors du freinage, ce moteur électrique peut aussi être utilisé comme générateur qui produit du courant tout en assistant le freinage du véhicule. Mais ce moteur électrique n'est pas assez puissant pour propulser le véhicule à lui seul.
Tout-Hybride
Si un véhicule dispose de deux sources de propulsion aussi puissantes l'une que l'autre, capables de propulser le véhicule indépendamment de la deuxième source (démarrage), alors on peut parler de système tout hybride. Là aussi, il faut distinguer plusieurs formules. Les véhicules électriques "hybride série" et "range extender" sont toujours des véhicules exclusivement électriques dont la batterie doit être rechargée en la branchant sur un réseau externe.
Pour augmenter leur autonomie, ces véhicules disposent en outre d'un moteur thermique, exclusivement consacré au fonctionnement d'un générateur qui livre du courant lorsque la batterie est épuisée. Selon les conditions, une telle motorisation peut s'avérer efficiente, notamment sur les trajets courts. Mais dès que l'électricité qui fait tourner les roues motrices est produite par un moteur à explosion, le système perd une très grande partie de son efficience sur le plan énergétique.
Tout-Hybride Toyota
Le système tout hybride Toyota est en fait une combinaison des systèmes décrits plus haut. Il dispose de deux moteurs-générateurs électriques et bien évidemment d'un moteur thermique (à essence). Ces trois composants (moteur-générateur 1, moteur-générateur 2 et moteur à essence) sont liés entre eux par une boîte à vitesses simple, conçue pour une variation continue. Les roues peuvent ainsi être asservies au moteur électrique seulement. Du fait qu'un moteur à essence ne travaille de façon très efficiente que dans certaines circonstances, il est possible de lui asservir entièrement les roues.
Mais il est aussi possible de réaliser une transmission combinée. Le moteur électrique étant solidaire des roues, il travaille toujours comme générateur, dès que le véhicule est freiné. Le générateur supplémentaire est utilisé entre autres pour assurer une démultiplication adéquate. Il produit de l'électricité lorsque le moteur à essence tourne à un régime produisant un excès d’énergie. Cette combinaison assure une recharge en circuit fermé de la batterie, laquelle ne doit jamais être branchée sur un réseau électrique externe.