电动车的技术关键在于“三电”，即电机、电池和电控。虽然其它车辆部件也很重要，但是电动车作为载具，最重要的是这三个与车辆移动运行息息相关的方面。
电动机
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主条目：电动机和牵引电动机
不同品牌的电动车会有不同的电机设计，比如特斯拉生产的纯电动车通常使用异步电动机，日产聆风和雪佛兰Bolt则使用永磁同步电动机[12]，而比亚迪生产的一些纯电动车和插电混动车则使用直流无刷电动机。相比汽油和柴油发动机，电动机可以产生更高的力矩，同时不需要依赖变速器和离合器来应对加速和怠速时的力矩变化，加速时的反应速度也優于燃油车（燃油车因为变速器运行的原因，通常会有一定滞后）。电动车的电机还可以结合再生制动将已产生的力矩以发电形式回收并储存在飞轮、蓄电池或超级电容内，从而在增强制动效果的情况下还能回收能量，有效延长车辆行驶里程。
因为电动机的能量转换效率的能量转换效率远超基于活塞发动机原理的各种传统内燃机，所产生的废热很少，因此不需要庞大的冷却液-散热器系统来为发动机降温，可以省去大量的空间和重量让给车辆的其它部件。同时电动车在采用二轮驱动设计时不需要拥有传动轴为前后轮分配力矩，如果是四轮驱动则可以采用前后两台电机统一电控的设计也不需要传动轴，这就为底盘和座舱省出了额外的空间。一些特殊设计的电动车（比如仰望U8）甚至可以使用四台电机分别驱动四个轮子，使得各个轮子可以独立运转，更可以灵活应对复杂地形。
电动机相对传统内燃机最大的优势是环保和经济性。虽然不同地区的电费有异，但总体来说电机每百公里的运行成本仍要优于汽车燃油经济性。而且电车能量效率高，运行产生的噪音污染更低，所用的电能也不像燃油车那样必须依赖化石能源，而是可以部分甚至完全利用可再生能源，许多电动车用户甚至可以完全使用私家光伏充电。此外电车运行不需要燃烧也不会产生尾气排放，即使把发电厂造成的温室气体和空气污染也算上，所产生的碳足迹也远小于燃油车赖以运行的石油工业。有许多抵触电动车的组织和个人常常会散布恐惧、困惑和怀疑说法，将生产电动车和发电造成的污染也算入电动车的环境成本，但却往往避谈制造燃油车和采油/炼油造成的环境成本相比之下只高不低。
电池组
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日产聆风的电池组
比亚迪在2023年德国国际车展上展示的电池车身一体化（CTB）的刀片电池
主条目：电动车电池
电动车电池（electric-vehicle battery，简称EVB）通常是可插入电网充电补能的蓄电池，一般会设计为有较大千瓦小时规格的大容量，因此目前最常见的是能量密度较高的锂电池。与传统燃油车上负责启动、照明及点火（SLI）的汽车蓄电池不同，电动车电池需要能长时间持续输出较高的功率，因此需要是能够深度放电的深循环电池（deep-cycle battery），因此需要较高的功率重量比。因为目前的电池技术与传统的液态化石燃料（汽油和柴油）相比，比能仍然处于劣势，有此造成的里程焦虑也成为电动车普及的最大障碍，虽然未来的固态电池有潜力可能克服这方面的局限。
早期的电动车使用的蓄电池是铅酸电池，后续也有使用镉镍电池、镍氢电池，偶尔也有锌空气电池及纳镍氯化物电池等熔盐电池[13]，但因为其续航能力较差，以蓄电池为基础的电动车辆在1920年代汽油车辆普及后基本上被市场抛弃。从1990年代末开始，因为各种可携式电子产品（比如膝上电脑、平板电脑、PDA、智能手机等）和个人轻型交通工具（如电动摩托车、电动自行车和电动滑板车等）的普及带动了电池技术和性能的提升，锂电池高容量、高功率密度和几乎无记忆效应可在任何电量状态下充/放电等特性使其受到青睐，电动车也因此获益，目前最常使用的电动车电池是锂离子电池和锂离子聚合物电池。到2018年，全电里程超过250英里（400公里）的电动车（比如Tesla Model S）已商品化，其电池衍生的技术也应用在不同的车辆领域中[14]。
锂电池的制造和原料供应（锂矿以及其它稀土元素）的成本一直是个问题（虽然截至2019年 (2019-表达式错误：无法识别标点符号“月”。)[update]，电池车电池的单位成本已较2010年下降了87%[15]），而且受损或出现短路时容易出现热失控起火有着很大的安全隐患。目前增势最猛的电动车电池是以比亚迪刀片电池为代表的磷酸铁锂电池，虽然能量密度不如锂离子电池，但安全性、电池寿命和深度充/放电性能都具有优势，也被大量使用在光伏储能等领域。
因为电动车电池的电能容量和功率输出都远超传统车辆，因此也可以用来支持许多传统车辆难以做为标准配置的车载电器，比如饮料制冷机、资讯娱乐屏显和电动加热座椅，即所谓“冰箱、彩电、大沙发”的新能源车标配“三大件”。此外，许多新型电动车还支持V2G功能，在停电、户外出行和应急时可以作为备用电源来直接供给其它电器和电动工具的使用。
風險
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在電動車在全球極力推廣之後，發現了電動車會有火災風險和難以滅火的問題，原因在於鋰電池，不同於一般的可燃物，多數可燃物本身不提供氧氣，必須仰賴空氣中的氧氣幫助燃燒，鋰電池本身就能提供氧氣有助於燃燒，即便空氣中氧氣非常少，鋰電池依然能夠燃燒，導致難以滅火[16][17]。
充电接口
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常见充电插口 IEC Ⅳ型/CHAdeMO（左）、CCS Combo 2（中）、IEC Ⅱ型（右） IEC Ⅰ型/SAE J1772（左）、NACS（中）、IEC Ⅱ型（右）
全球主要的有线充电技术标准包括：IEC 62196、日本五大整车厂提出的CHAdeMO标准、特斯拉专有插头、联合充电系统（CCS）标准、SAE J1772和中国推荐标准GB/T 20234[1]。
此章节需要扩充。 (2021年9月13日)
交流電
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參考IEC國際標準規範IEC 62196-2（英语：IEC 62196#IEC 62196-2）
SAE J1772（又稱Type 1）：北美單相交流電充電標準，主要在北美、中美洲、日本、韓國和台灣採用。
IEC 62196 Type 2：歐洲單相和三相交流電充電標準，主要在歐洲、南美洲、南非、中東、澳洲和印度、新加坡、香港、台灣等亞洲國家和地區採用。中國大陸GB/T交流電充電標準以此基礎開發但不相容。
直流電
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參考IEC國際標準規範IEC 62196-3（英语：IEC 62196#IEC 62196-3）
組合充電系統（CCS）
CCS1：衍生自 SAE J1772 在此基礎上增加直流電DC端子實現快速充電，主要用於北美、中美洲、韓國和台灣。
CCS2：衍生自 IEC 62196 Type 2 在此基礎上增加直流電DC端子實現快速充電，主要用於歐洲、南美洲、南非、中東、澳洲和亞洲國家和地區。
CHAdeMO：日本直流電充電標準
GB/T 20234：中國大陸直流電充電標準
无线充电
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IEC 61980 电动汽车无线电力传输 (WPT) 系统
SAE J2954 202208 轻型插电式/电动汽车无线功率传输和对准方法
EN ISO 19363:2021 电动道路车辆：磁场无线电力传输、安全和互操作性要求
GB/T 38775 电动汽车无线电力传输标准
IEC 62196-2和IEC 62196-3中列举的插口设计
电力供应模式
美国
欧盟
日本
中国
单相交流电(62196.2)
Type 1 (SAE J1772)
Type 2[a][b]（DE、UK） Type 3（IT、FR，已弃用）
Type 1 (SAE J1772)
Type 2 (GB/T 20234.2)[c]
三相交流电(62196.2)
Type 2 (SAE J3068)
不適用
直流电(62196.3)
EE (CCS Combo 1)
FF (CCS Combo 2)[b]
AA (CHAdeMO)[b]
BB (GB/T 20234.3)[a]
ChaoJi （计划）
Notes
^ 1.0 1.1 在印度，电池电压小于100伏的“低性能”车辆使用“婆罗多电动车充电器”（Bharat EV Charger）标准：交流充电（230伏×15安，最高10千瓦）时，婆罗多AC-001标准支持IEC 60309三针插口；直流充电（48～72伏×200安，最高15千瓦）时支持中国的GB/T 20234.3标准[19]。
^ 2.0 2.1 2.2 在高性能车上，印度基本上已经采纳了国际标准：交流充电（≥22千瓦）使用IEC 62196 Type 2 connector；直流充电（≥50千瓦）使用CHAdeMO和CCS Combo 2[18]
^ 虽然GB/T 20234.2实质上可以支持三相电，但充电标准不包括使用三相电。
电子控制
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主条目：电子控制器和汽车电子
电控系统被称为新能源汽车的“大脑”，替代了传统变速箱的功能，同时需要能够应对频繁起停和加减速，同时还需要有较大的变速范围，低速/爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩；如果是混合动力车还需要处理电机启动、电机发电、回馈制动回收能量等特殊功能，直接决定了爬坡、加速、最高速度等主要性能指标。
一般来说，电动车的电控系统主要包含三个共性子系统，之间都是通过CAN网络等实现相互通信：
整车控制器（vehicle control unit，简称VCU），是各个电控子系统的调控中枢，负责协调和管理整个车的运行状态，也是与驾驶员互动的主要接口，接收各项操作指令、诊断和分析整车及部件状态、以及控制其它子系统的动作；
电机控制器（motor control unit，简称MCU），是电动车特有的核心功率电子单元，通过接收整车控制器的控制指令调整电机输出指定的扭矩和转速；
电池管理系统（battery management system，简称BMS），主要对电池系统的电压、电流、温度等状态数据进行采集并监测和分析，以便保护电池安全、管理能量控制和行驶信息。
因为电动车有着更大容量电池的能源支持，使其可以装备功能更复杂、更多样化的消费电子产品和车载电脑，并配合各种传感器来辅助防偏离、防撞和盲点监测，或通过无线通信实现OTA软件更新，现在许多概念车甚至在尝试融合无线感测网络、物联网和人工智能来做到自动驾驶。而相比之下，传统燃油车通常很难在将成本和价格控制在大众消费水平的情况下运行这些复杂的电控系统。