Situé sous les sièges arrière sur les versions HYBRID et HYBRID4, se trouve la batterie haute tension de type Lithium-ion (300V). La batterie a une capacité comprise entre 11,8 kWhPour 508 et 508 SW hybride rechargeable  et 13,2 kWhPour 3008 hybride rechargeable  ,  au meilleur niveau du marché. Cette capacité assure un roulage en mode 100% électrique jusqu’à 59 kilomètres WLTPDonnées pour le Peugeot Hybrid4 : autonomie en mode électrique comprise entre 56 et 59 km suivant les options équipant la voiture. L'autonomie peut varier en fonction des conditions réelles d'utilisation (conditions climatiques, style de conduite, etc.).   (69 kilomètres NEDCDonnées pour le Peugeot Hybrid4 : autonomie en mode électrique comprise entre 66 et 69 km suivant les options équipant la voiture. L'autonomie peut varier en fonction des conditions réelles d'utilisation (conditions climatiques, style de conduite, etc.). ). Le protocole WLTP permet  de mesurer la consommation de carburant ainsi que les émissions de  CO2 d'un véhicule hybride.

La batterie est garantie 8 ans ou 160 000 km pour 70% de sa capacité de charge. Pendant toute la durée de garantie, Peugeot s’engage sur un échange standard des batteries endommagées.  Afin de réduire vos émissions de CO2, privilégiez la conduite en mode 100% électrique pour vos déplacements quotidiens. Les trajets en électrique peuvent atteindre 135km/h avant que le moteur thermique ne prenne le relai.