El C4 Hybride tiene dos dispositivos eléctricos añadidos a un C4 normal con motor Diesel de 1,6 l y 66 kW. Uno de esos dos dispositivos sirve para arrancar el motor Diesel automáticamente; es funcionalmente semejante al que tienen el C2 y C3 StropStart. El otro dispositivo tiene una función doble: impulsar al coche y, cuando el conductor deja de acelerar, recuperar energía.

El dispositivo que arranca automáticamente el motor Diesel es un motor eléctrico conectado con una correa (número 3 en este dibujo). Este dispositivo es semejante al del C2 o el C3, pero puede desarrollar una potencia superior en un 40 por ciento, necesaria porque el motor Diesel tiene más relación de compresión y elementos móviles más pesados. Es la misma máquina eléctrica que hace de alternador y alimenta la batería de 12 V.

El otro dispositivo consta de un motor eléctrico, un inversor de corriente, una batería, y una unidad electrónica de control.

El motor eléctrico está colocado a la salida del embrague (número 4 en este dibujo) y actúa directamente sobre el primario de la caja de cambios. Tiene una potencia constante de 16 kW (22 CV) y un par máximo de 80 Nm; ocasionalmente puede alcanzar 23 kW (32 CV) y 120 Nm.

Es un motor síncrono de imanes permanentes, que funciona con una tensión entre 210 y 380 V. Tiene un sistema específico de refrigeración líquida con su propio radiador y una temperatura de trabajo de 60ºC.

La potencia del motor eléctrico la determina un inversor de corriente, que transforma la corriente continua de 288 V que da la batería. Este inversor también puede tomar energía de la batería de alta tensión para el circuito de tensión baja (12 V) que tiene el coche. El inversor puede hacer la función contraria, cuando el motor eléctrico actúa como un generador, carga la batería de tensión alta.

La batería está colocada en el hueco de la rueda de repuesto y, por tanto, no resta volumen al maletero. Es una batería de níquel e hidruro metálico con 240 celdas que puede dar hasta 23 kW de potencia y tiene una capacidad de 6,5 Ah. Tiene un sistema de ventilación forzada por aire, que recoge del habitáculo cuando es preciso.

La unidad electrónica de control tiene tres funciones: una, se encarga de seleccionar el modo de propulsión (mecánico, eléctrico o combinado); dos, determina cuándo parar y cuándo arrancar el motor Diesel; tres, distribuye la frenada entre el sistema normal de frenos (hidráulico) y el sistema eléctrico. La caja de cambios tiene su propia unidad de control.

La estrategia de Citroën es utilizar la propulsión eléctrica para poca potencia y la propulsión mecánica para mucha potencia. Por esa razón, entre otras, no se usa el sistema eléctrico con objeto de que el vehículo tenga más potencia de la que puede tener sólo con el motor Diesel.

Como la parte híbrida está añadida al motor Diesel y el sistema de arranque no forma parte del dispositivo híbrido de propulsión, el C4 puede funcionar normalmente aunque la batería de voltaje alto esté completamente agotada.El peso de todos los dispositivos eléctricos adicionales que tiene el C4 Hybride es 110 kg.

El sistema de arranque automático del motor se alimenta de la red de 12 V que tiene el coche, con su propia batería alimentada por el alternador.

Desde parado, cuando el conductor selecciona el modo eléctrico o cuando no pisa mucho el acelerador, el motor Diesel permanece desembragado y es el motor eléctrico lo que hace fuerza sobre el árbol primario del cambio. Cuando el coche está en marcha impulsado por el motor Diesel, el motor eléctrico puede también hacer fuerza sobre el árbol primario (se suma la fuerza de los dos motores).

Si el conductor levanta el pie del acelerador (pise o no el freno), el motor eléctrico actúa como un generador. Si, en ese caso, la velocidad del coche es inferior a 60 km/h, el motor Diesel se desembraga y se para.

El sistema puede utilizar al motor Diesel para recargar la batería cuando es preciso. Cuando esto ocurre, el dispositivo electrónico de control aumenta la carga del motor Diesel para que mueva el generador eléctrico sin que ello afecte a la velocidad que lleva el coche. El conductor no puede notar que el motor Diesel está alimentando la batería, a no ser que lo mire en la pantalla.

La caja de cambios se puede manejar manualmente con la palanca en modo secuencial. Dentro del modo automático, hay una función «Dy» (de «Dymamique») con la que motor Diesel no se para ni se desembraga mientras el coche está en marcha, hace que haya más par disponible al pisar el acelerador y los cambio de marcha son más rápidos.