El esquema técnico del Panamera S E-Hybrid es similar al del Panamera Hybrid. El motor de gasolina (un seis cilindros en V) va acoplado mediante un embrague (de funcionamiento totalmente automático) al motor eléctrico (imagen), que va unido por un lado, mediante dicho embrague, al motor de gasolina y por el otro lado directamente al eje de entrada de la caja de cambios (imagen). El embrague permite desacoplar el motor de gasolina de la transmisión (y por tanto, pararlo para que no consuma). La caja de cambios es una automática de convertidor de par y ocho relaciones.

El motor de gasolina no es el V6 que tienen otras versiones del Panamera, sino que se trata del motor de 2995 cm³ que lleva la versión híbrida del Cayenne (más información del Porsche Cayenne Hybrid) y que usa Audi en muchos de sus modelos bajo la nomenclatura 3.0 TFSI.

El aumento de potencia respecto al Panamera Hybrid se ha logrado modificando el motor eléctrico, que pasa de 47 a 95 caballos de potencia. Para ello se ha aumentado la tensión a la que trabaja (de 288 a 384 V) y el número de bobinados.

La batería está colocada en el mismo sitio que la anterior, bajo el maletero (imagen) Y ahí terminan sus semejanzas. La nueva es de iones de litio y tiene 9,4 kWh de capacidad (384 V de tensión nominal), de los que se utilizan 7,5 kWh. La batería del Panamera Hybrid era de níquel e hidruro metálico y tenía 1,7 kWh. Las baterías de iones de litio tienen mayor densidad energética y de potencia, en este caso 70 Wh/kg y 896 W/kg. Esta nueva batería, compuesta por 104 celdas (8 módulos de 13 celdas; imagen), pesa 129 kg; la anterior, 240 celdas y 70 kg.

El Panamera S E-Hybrid puede iniciar el movimiento en modo eléctrico siempre que la batería tenga carga y la temperatura del aceite sea superior a 0ºC (en el modelo anterior eran 15 ºC). Si está por debajo de esa cifra, el motor de gasolina se pone en funcionamiento para asegurar una temperatura óptima del aceite y que el motor no resulte dañado cuando se requiera su funcionamiento.

Hay tres circuitos de refrigeración en el coche. Uno para los dos motores. Otro, para el compresor y la electrónica de potencia. El tercero se encarga de refrigerar la batería si supera los 35 ºC, ya que no debe trabajar a más de 45 ºC.  Si la temperatura es demasiado baja, una resistencia PTC se encarga de calentarla.