Panameru S Hybrid pohání kompresorem přeplňovaný zážehový šestiválec s výkonem 333 k (245 kW), který je spojen s elektromotorem o výkonu 47 k (34 kW). Oba motory pohánějí vůz společně, ale jsou schopné jej uvádět do pohybu také samostatně.

Elektromotor se při zpomalování nebo brzdění přepíná do režimu generátoru a plní také funkci startéru. Mezi spalovacím motorem a elektromotorem je umístěná elektronicky ovládaná spojka, jež dokáže oba motory od sebe odpojit a spolu s elektromotorem tvoří hlavní hybridní modul hnacího ústrojí.

Elektromotor je umístěný mezi zážehový motor a převodovku a je spojen s nikl-metal-hydridním (NiMh) akumulátorem, v němž se uchovává elektřina získaná rekuperací kinetické energie při brzdění a jízdě

Dynamika je tak velmi podobná jako u modelu Panamera S s osmiválcem. Hybrid zrychlí na stovku za 6 sekund a jede maximálně 270 km/h.

V běžném provedení si auto v průměru řekne podle tabulek o 7,1 litru paliva na 100 kilometrů, což je dokonce méně, než vyžaduje hybridní i dieselové cayenne a výrazně méně než kterákoli jiná panamera. Třeba osmiválcové „esko“ s manuálem si řekne o 12,5 litru, s automatem PDK o 10,8.