Στο δρόμο, ο συνδυασμός βενζίνης και ηλεκτρικής ενέργειας προσφέρει αποτελεσματικότητα και ευελιξία στην οδήγηση. Ο ηλεκτροκινητήρας παρέχει πρόσθετη ροπή στις χαμηλές στροφές, ενώ σε περίπτωση έντονης επιτάχυνσης, πραγματοποιείται αύξηση της ισχύος. Το σύστημα Hybrid είναι σχεδιασμένο να λειτουργεί αυτόνομα.
Η μπαταρία φορτίζεται αυτόματα κατά την οδήγηση, χωρίς να συνδεθεί με καλώδια. Καθώς τα στάδια επιβράδυνσης ελέγχονται αυτόματα με σκοπό την ανάκτηση ενέργειας, η χρήση του μηχανικού συστήματος πέδησης περιορίζεται σημαντικά, μειώνοντας τόσο τις φθορές όσο και τις εκπομπές μικροσωματιδίων.
Σε σύγκριση με το DS 3 PureTech 130 EAT8, στον συνδυαστικό κύκλο WLTP, το DS 3 Hybrid έχει κέρδος σχεδόν 20% σε κατανάλωση και μείωση κατά 27 γραμμάρια CO2 ανά χιλιόμετρο. Έτσι εκπέμπει 112 γραμμάρια CO2 ανά χιλιόμετρο και συνεπώς δεν υπόκειται σε τέλη κυκλοφορίας. Στην πόλη, η μείωση της κατανάλωσης φθάνει έως και 38%.
Το σύστημα κίνησης του μοντέλου αποτελείται από έναν βενζινοκινητήρα 136 ίππων (230 Nm ροπή) σε συνδυασμό με ένα νέο αυτόματο κιβώτιο διπλού συμπλέκτη έξι σχέσεων που ενσωματώνει έναν ηλεκτροκινητήρα 21 kW (28 ίππων) και 55 Nm. Μια μπαταρία 0,9 kWh ιόντων λιθίου τροφοδοτεί το αυτοφορτιζόμενο ηλεκτρικό σύστημα.
Ο βενζινοκινητήρας είναι τρικύλινδρος με χωρητικότητα 1.199κ. εκ., αποδίδει 136 ίππους, με 230 Nm ροπής από τις 1.750 σ.α.λ. Λειτουργεί σε κύκλο Miller, ο οποίος παρέχει υψηλότερη θερμοδυναμική απόδοση και, επομένως, σημαντική μείωση στην κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές CO2. Ο κινητήρας είναι επίσης εξοπλισμένος με καδένα χρονισμού και νέο υπερσυμπιεστή μεταβλητής γεωμετρίας για μεγιστοποίηση της αντοχής και της απόκρισης στις χαμηλές στροφές.
Ο σύγχρονος ηλεκτροκινητήρας μόνιμου μαγνήτη, είναι ενσωματωμένος στο νέο κιβώτιο διπλού συμπλέκτη έξι σχέσεων e-DCS6. Με 21 kW (28 ίππους) και μέγιστη ροπή 55 Nm, μπορεί να λειτουργεί αποκλειστικά με ηλεκτρική ενέργεια υπό μέτρια φορτία, χωρίς υποβοήθηση από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης.
Κατά την επιβράδυνση, ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια για την ανάκτηση κινητικής ενέργειας και την τροφοδοσία της μπαταρίας, παρέχοντας ταυτόχρονα ενέργεια για την εκκίνηση του βενζινοκινητήρα. Η επιτάχυνση 0 - 100χλμ/ώρα έρχεται σε μόλις 8,4 δευτερόλεπτα (1,2 ταχύτερα από την έκδοση με τον κινητήρα PureTech 130 EAT8).
Τέλος, πίσω από το τιμόνι, καθώς οι εναλλαγές μεταξύ των δύο κινητήρων είναι ανεπαίσθητες, η ένδειξη ταχύτητας γίνεται μπλε όταν το όχημα κινείται αποκλειστικά με ηλεκτρική ενέργεια. Στην ψηφιακή οθόνη του πίνακα οργάνων, η ροή ενέργειας εμφανίζεται μαζί με το επίπεδο φόρτισης της μπαταρίας. Το ποσοστό της απόστασης που διανύεται μόνο με ηλεκτρική ενέργεια εμφανίζεται στον ενσωματωμένο υπολογιστή ταξιδίου και επίσης στο τέλος κάθε διαδρομής εμφανίζεται το ποσοστό της απόστασης που διανύθηκε μόνο με ηλεκτρική ενέργεια.