电动汽车的关键技术为动力蓄电池、驱动电机和电子控制技术。在锂离子电池技术、超级电容技术相结合的基础上，许多企业进行技术改造与集成，研发了双电源电动汽车、多能源电动汽车等，或者进行换电站系统建设试验，开发超快充电技术，其目的都是为了克服纯电动车补充电能困难与续行里程短的缺陷。
 
一、锂离子电池技术
 
在蓄电池技术领域，具有重量轻、储能大、功率大、无污染（也无二次污染）、寿命长、自放电系数小、温度适应范围宽泛等优点的锂离子电池技术逐渐取代铅和镍氢电池，成为纯电动汽车中的核心技术之一。截至2006年10月为止，全球主要国家已有20余家车厂进行锂离子电池研发，如富士重工、NEC、东芝、Johnson Controls、Degussa AG/Enax、Sanyo电机、Panasonic EV Energy等。我国在锂离子电池方面的研究水平，有多项指标超过了USABC提出的2010年长期指标所规定的目标。目前，专家认为锂离子电池技术还需进一步发展。一方面，各企业所公布的大部分纯电动汽车蓄电池实验室测试数据，如加速性能、充电时间、持续里程数等，还须在复杂的外部环境实际运行下，进一步验证其可靠性，以及生产批量化质量控制。另一方面，我国锂离子电池所需隔膜材料依赖进口，成本尚待降低。此外，有专家认为，蓄电池使用寿命还不长，造成高额使用成本，成为其商业化的一大瓶颈。
 
二、超快充电技术
 
采用传统的慢速充电法，纯电动汽车充满一次电要好几个小时。这虽然能够保证相对较长的续驶里程，但由于要安装许多电池，增加了车辆的重量和成本，对电池一致性的要求也较高。现在，快速充电电池技术出现，具有寿命长（可充电2000次以上）、没有记忆性、可以大容量充电及放电等特点，在几分钟内就可充70%～80%的电。前面所述的东芝可急速充电锂离子技术，即是快速充电技术的其中之一，这为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。但是也有学者对于蓄电池的快速充电提出疑问，认为快速充电时的过充电和过放电有可能会恶化各电池在电池组内协同工作的环境，造成电池组整体的瓦解崩溃。现在许多企业在这方面积极进行研发，也有所进展。2005年《参考消息》报导内华达州有企业研制出纳米电池，只需6分钟就能充满电，每次充电后的使用时间能达到目前充电电池的10倍，使电池充电次数量高达到2万次，所提供的电流强度最大能到现在的3倍。这也成为目前纯电动汽车电池技术的发展动向之一。
 
三、电池与电容相结合技术
 
超级电容具有充电快、无记忆充放电、充放电循环次数高、无二次污染等优异特性，但有放电快的缺点；锂离子电池具有储电量大、储存时间长的优点，但充电时间比较长。取两者之长，结合起来使用在电动汽车上，除了可以具有传统纯电动汽车的“电代油”和“零排放”主要优点外，还具有一次充电行驶距离长（可达300公里）、速度快（可达100公里/小时）、行使过程中能量回收效率高等优点，代表了纯电动汽车的最新发展方向之一。目前已有富士重工和NEC联合开发“锂离子电容器”，能量密度达30瓦时/千克，为先前电容器的4倍，达到了用于电动汽车的实用水平。中国有上海瑞华集团研制环保型混合电能超级电容电动汽车，还有国家电网公司在这方面已经完成了3种电池-电容混合型电力工程车辆的改装和性能测试，并将开展示范应用。
 
四、CTC电车蓄电池和360°聚光太阳能电池车载充电技术
 
CTC电车蓄电池和360°聚光太阳能充电技术通过在换电站快速更换大容量蓄电池的技术手段获取足够的电能，并通过360°聚光太阳能电池车载充电技术进行能源补充。这种技术手段简单实用，克服了纯电动车补充电能困难与续行里程短的缺陷，可使续行里程提高至400KM，并能延长蓄电池的使用寿命。不过这种技术尚在试验过程之中。
 
五、电动轮技术
 
电动轮亦称轮内电动机（In-Wheel Motor）。目前大部分重型矿用自卸汽车所采用的电动轮是直流电动机，而第二代纯电动汽车所采用的是交流传动系统。其工作原理如下：交流传动系统中的永磁式三相同步伺服交流电动机紧凑地收藏于车轮内，电动机的转子通过转子托架与车轮轮毂相联，而轮毂支撑于转向节上，轮胎随同电动机的转子一同旋转；而电动机的定子则通过定子托板、轮毂、转向节连接于车身上。该电动机的转子为永久磁铁，当向电动机的定子线圈中通以交流电流时，定子便会产生旋转磁场，使永磁式转子连同轮胎一起旋转，即整个车轮旋转起来。目前已有三菱公司与东洋公司合作开发了用于蓝瑟（Lancer）四轮驱动纯电动轿车的电动轮。每个电动轮的最大功率为50千瓦，最大扭矩为518牛/米，最高转速为1500转/分，一次充电的行驶里程可达250公里，最高车速可达到150公里/小时。