Синхронный электродвигатель с постоянным возбуждением выполняет три функции: стартера, привода колес, а в режиме рекуперации — генератора. Он выдает мощность 45 л.с. (33 кВт) и крутящий момент 211 Нм. Электродвигатель и ДВС имеют общую систему охлаждения.

Источником питания служит литиево-ионный аккумуляторный блок весом 38 кг и объемом 26 л. Он расположен под полом багажника и практически не влияет на его вместимость. Батарея состоит из 72 ячеек и при напряжении 266 В обеспечивает номинальную емкость 1,3 кВтч и выходную мощность 39 кВт. Ее воздушное охлаждение осуществляется двумя способами в зависимости от условий эксплуатации. При низкой термической нагрузке она обдувается внутрисалонным воздухом при помощи вентилятора. Если температура превышает определенную отметку, включается отдельный охлаждающий контур с испарителем, соединенный с системой климат-контроля автомобиля.

Параллельная система гибридного привода обеспечивает Q5 hybrid возможность работать в пяти различных режимах: с использованием только ДВС; только электромотора; с задействованием и ДВС, и электродвигателя (гибридный режим); режим рекуперации и форсированный режим.

Во время кратковременных остановок система старт-стоп выключает оба двигателя. При этом система климат-контроля продолжает работать. При отпускании педали тормоза автомобиль возобновляет движение. До 100 км/ч автомобиль можно разогнать исключительно с помощью электродвигателя. При движении с постоянной скоростью 60 км/ч дальность хода на электротяге составит три километра.

Водитель по желанию может выбрать одну из трех программ управления. Режим EV задействует преимущественно электродвигатель для передвижения в городских условиях, режим D обеспечивает оптимальный расход энергии совместной работой обоих двигателей, а режим S предназначен для движения в спортивном стиле.

При быстром ускорении электродвигатель работает в паре с бензиновым TFSI, обеспечивая максимальную эффективность и экономию топлива. При резком нажатии на педаль газа в режиме S оба мотора задействуются на полную мощность. Когда водитель сбрасывает газ, электродвигатель работает как генератор, подзаряжая батарею. При этом в большинстве случаев двигатель TFSI отсоединяется от трансмиссии, чтобы избежать инерционных потерь. При незначительном нажатии на педаль тормоза замедление происходит за счет электродвигателя, работающего в режиме рекуперации, при более сильном нажатии — одновременно включается гидравлическая тормозная система.