In a series-hybrid setup, the internal combustion engine (ICE) powers an electric generator rather than directly driving the wheels, with the generator supplying energy to the driving electric motors. This configuration offers several advantages, including improved average efficiency since the ICE does not run continuously—shutting off at idle or when the battery has sufficient charge—reducing toxic emissions (except NOx). The ICE operates within a narrow, optimal load and speed range, enhancing durability, lowering maintenance costs, and improving fuel efficiency while minimizing emissions. Some serial systems eliminate the need for mechanical transmissions, simplifying the structure, reducing weight, and avoiding mechanical losses. Additionally, they enable precise torque control for each wheel, extended range even with a small engine-generator unit, and flexible ICE placement. Energy recovery during braking further enhances efficiency, and the "electric-only" mode allows operation in environmentally sensitive areas. However, series-hybrid systems also have drawbacks, such as the requirement for multiple high-power electric machines, compounded efficiency losses due to sequential energy conversion, and lower power output compared to parallel hybrids since only electric motors drive the wheels. While fuel consumption is reduced, operating costs may be higher due to battery use, which adds weight, occupies significant space, and complicates recycling. Moreover, at steady speeds—such as on highways—the efficiency benefits diminish, making parallel systems more suitable for such conditions.

Seri-hibrit bir kurulumda, içten yanmalı motor (ICE), jeneratörün sürüş elektrik motorlarına enerji sağlayan tekerlekleri doğrudan sürmek yerine bir elektrik jeneratörüne güç verir. Bu konfigürasyon, buzun sürekli çalışmadığı için - boşta kalmadığı veya pilin yeterli şarjı olduğunda - toksik emisyonları azalttığı için (NOx hariç) bu konfigürasyon, gelişmiş ortalama verimlilik de dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunar. Buz, dar, optimal yük ve hız aralığında çalışır, dayanıklılığı artırır, bakım maliyetlerini düşürür ve emisyonları en aza indirirken yakıt verimliliğini artırır. Bazı seri sistemler mekanik şanzıman ihtiyacını ortadan kaldırır, yapıyı basitleştirir, ağırlığı azaltır ve mekanik kayıplardan kaçınır. Ek olarak, her tekerlek için hassas tork kontrolü, küçük bir motor jeneratör ünitesi ve esnek buz yerleşimi ile genişletilmiş aralık sağlarlar. Fren sırasında enerji geri kazanımı verimliliği daha da artırır ve "sadece elektrik" modu çevreye duyarlı alanlarda çalışmaya izin verir. Bununla birlikte, seri-hibrit sistemler, birden fazla yüksek güçlü elektrikli makinenin gereksinimi, sıralı enerji dönüşümü nedeniyle bileşik verimlilik kayıpları ve sadece elektrikli motorlar tekerlekleri sürdüğü için paralel hibridlere kıyasla daha düşük güç çıkışları gibi dezavantajlara sahiptir.Yakıt tüketimi azalırken, ağırlık katan, önemli alan kaplayan ve geri dönüşümü karmaşıklaştıran pil kullanımı nedeniyle işletme maliyetleri daha yüksek olabilir. Dahası, karayollarında olduğu gibi sabit hızlarda verimlilik faydaları azalır ve paralel sistemleri bu tür koşullar için daha uygun hale getirir.