הרכב מצויד בשני מנועים חשמליים להנעה לכל הגלגלים ומנוע בנזין בנפח 2.0 ליטרים, המשמש גם כמחולל חשמל לטעינת הסוללה. לאאוטלנדר PHEV שלושה מצבי הנעה: חשמלי, היברידי או בנזין, הנבחרים באופן אוטומטי בכל רגע נתון. כאשר הסוללה טעונה הרכב ינוע במצב EV – מצב חשמלי טהור בו מניעים את הרכב שני מנועי חשמל, הניזונים מסוללת ליתיום-יון. במצב זה ניתן לנוע בתצורה חשמלית שאינה מזהמת לטווח של עד 52 ק"מ עם סוללה מלאה*. כאשר יש צורך במלוא כוח המנועים החשמליים, אאוטלנדר PHEV יפעל במצב היברידי טורי, בו מנוע הבנזין מייצר חשמל והמנועים החשמליים מניעים את כלי הרכב. כאשר נעים במהירות גבוהה (מעל 120 קמ"ש), או שהסוללה אינה טעונה, אאוטלנדר PHEV ינוע במצב היברידי מקבילי, בו מנוע הבנזין מניע את הגלגלים הקדמיים ומנוע חשמלי מניע את הגלגלים האחוריים. בכל עת אאוטלנדר PHEV ממחזר את האנרגיה הקינטית של הרכב ועושה שימוש בבלימה רגנרטיבית, כדי לבלום את הרכב ולייצר חשמל.