與常規的全輪驅動車輛只用一臺發動機和變速箱分配能量、犧牲效率來換取牽引力不同，特斯拉的工程師們在後輪驅動Model S的基礎上，在前軸加裝了一臺電機，使之成為雙電機全輪驅動的Model S。特斯拉採用三相四極交流感應電動機，銅轉子，具有變頻驅動功能的驅動逆變器與動能再生制動系統。不僅體積小，重量輕，而且可以瞬時輸出到最大扭矩，並在全壽命內基本無需保養。特斯拉Model S 電動機還獲得2014年度國際最佳發動機大獎。
自動求助：智慧汽車不僅要智慧、環保還要更安全。特斯拉目前不僅可以透過輔助駕駛、自助駕駛等功能保護車輛出行安全，自動求助功能也是一大亮點。例如特斯拉Model S 發生了碰撞的緊急情況，該車將立即自動傳送後臺相關引數，客服人員會在必要情況下，及時聯絡車主幫助處理後續事宜。此外，後臺工作人員也可透過車號自動得知該車輛是否需要更換相關部件，輔助車主進行升級或替換部件。
第一種家用充電樁是特斯拉車主最主要的充電方式，特斯拉擁有業界第一的95%超高家充安裝率，幫助車主足不出戶解決99%的充電需求。日常生活中，特斯拉車主99%的出行需求是在城市半徑不超過100 km的範圍內使用，便利的家用充電方式完全可以滿足，而且特斯拉純電動4門豪華轎跑車Model S P85D的續航里程已經達到了480km（NEDC），短途出行完全不成問題。超級充電樁20min即可為Model S充滿50%電量。
特斯拉六項獨步全球技術優勢，大陸新能源有長期技術積累的不多，基本靠拼湊。
1. 電池
特斯拉是唯一一家採用18650 型三元鋰離子電池的電動汽車公司。這種型別電池曾一直用於膝上型電腦、數碼相機、手機等電子消費產品中。針對電動汽車的應用環境，特斯拉使用的18650 型電池又不同於筆記本等數碼裝置所使用的18650型電池，其技術標準也要高於後者，例如在設計上特斯拉使用的18650型電池能量密度高於同時期其他類鋰電池50%以上
統和電池管理系統。活性材料和改進的電芯結構設計，帶來單位體積/重量內能量儲存更高，提高充電電壓的同時，電芯穩定性更好。
2. 電機
與常規的全輪驅動車輛只用一臺發動機和變速箱分配能量、犧牲效率來換取牽引力不同，特斯拉的工程師們在後輪驅動Model S的基礎上，在前軸加裝了一臺電機，使之成為雙電機全輪驅動的Model S。特斯拉採用三相四極交流感應電動機，銅轉子，具有變頻驅動功能的驅動逆變器與動能再生制動系統。不僅體積小，重量輕，而且可以瞬時輸出到最大扭矩，並在全壽命內基本無需保養。特斯拉Model S 電動機還獲得2014年度國際最佳發動機大獎。
3. 鋁製車身
特斯拉營銷經理、鐵桿車迷泰德·米倫蒂諾說過，在北美打造一輛最安全的汽車首先就是從金屬材料的選擇開始。特斯拉的電池很笨重，必須透過降低車身的重量來彌補笨重電池的不足。因此，特斯拉求助了Space X，並使用了它的先進火箭技術，結果特斯拉汽車成為北美唯一使用全鋁車身的汽車
4. 安全性
車身安全：特斯拉Model S的車身和底盤主要採用鋁合金材料打造，相比傳統鋼材，鋁材料本身就具有更好的金屬延展性，因此可以更有效地吸收衝擊力。同時車身框架用高強度材料加固，撞擊時能夠有效吸收能量，但駕駛艙卻不易變形。從實際高速駕駛強烈碰撞的結果來看，Model S也證明了鋁材料所具備的優勢。
電池安全：特斯拉Model S全車搭載了幾千塊特別訂製的高階車用鋰離子電池，擁有非常高的能量密度，其迴圈性相當驚人，容量和直流內阻在上千次充放電後都保持著相對穩定的水平，充電倍率和溫度對電池的影響都不大，這些都是普通電池無法比擬的。
在未帶鑰匙的情況下，特斯拉手機App可以直接操控汽車，但是每次都需要賬戶資訊的輸入，每次解鎖都有一個尋找金鑰的過程。特斯拉車上有很多安全模組和跟鑰匙互動關係的控制器，這不是一個簡單的設計，有時即使有鑰匙，也不見得能夠開啟，它隨時處於檢測狀態，每隔幾秒進行一個迴圈、配比，只有在安全、配比成功的條件下才能解鎖、開動。
5. 智慧化
空中升級：空中升級是大多數特斯拉車主最傾心的智慧化服務，它好比目前的智慧手機，車主可以在聯網狀態下隨時隨地更新車輛的最新功能。這是非常智慧的整合應用，顛覆了人為更新的傳統方式。目前，特斯拉自2014年至今在中國已經進行了4次更新，依次實現了導航服務、語音導航、巡航控制、防撞輔助、倒車輔助增強、車速輔助、智慧溫度預設、自動緊急制動、盲點警報、代客模式以及3D導航等功能的更新。
遠端診斷：這項功能可以讓車主在遇到問題時，能夠直接聯絡特斯拉技術支援售後，特斯拉工程師可直接通過後臺檢視車輛出現的問題，不用到店檢查，節省了車主時間、提高了診斷效率。這一切都是以聯網為基礎，正是所謂的“車聯網”技術。
17 英寸中控屏≠iPad：特斯拉Model S的所有操作都是透過一個酷似iPad 的17英寸中控臺實現，它並非僅僅是一個iPad那麼簡單。值得一提的是，目前智慧規劃已經在美國實現，透過中控臺可實現最優路線指引、電量預估、目的地充電提示、車速規劃等智慧規劃。未來智慧規劃還會將交通訊息、路況資訊以及天氣資訊實現互動和傳遞，屆時將可以給車主帶來極大的駕駛便利。
自動求助：智慧汽車不僅要智慧、環保還要更安全。特斯拉目前不僅可以透過輔助駕駛、自助駕駛等功能保護車輛出行安全，自動求助功能也是一大亮點。例如特斯拉Model S 發生了碰撞的緊急情況，該車將立即自動傳送後臺相關引數，客服人員會在必要情況下，及時聯絡車主幫助處理後續事宜。此外，後臺工作人員也可透過車號自動得知該車輛是否需要更換相關部件，輔助車主進行升級或替換部件。
互動關係：智慧汽車十分重要的一項功能就是實現互動關係，車輛要與交通中心互動，車與車互動，車與訊號燈、行人等互動。特斯拉目前配有官方移動客戶端軟體，車主可透過App操作實時操控車輛。車主忘記帶鑰匙，手機便可開啟車門；車輛丟失，遠端應用即可檢視車輛位置並協助找回車輛。
6. 充電
第一種家用充電樁是特斯拉車主最主要的充電方式，特斯拉擁有業界第一的95%超高家充安裝率，幫助車主足不出戶解決99%的充電需求。日常生活中，特斯拉車主99%的出行需求是在城市半徑不超過100 km的範圍內使用，便利的家用充電方式完全可以滿足，而且特斯拉純電動4門豪華轎跑車Model S P85D的續航里程已經達到了480km（NEDC），短途出行完全不成問題。超級充電樁20min即可為Model S充滿50%電量。