Tempomat w samochodzie hybrydowym (zarówno pełnym HEV, jak i plug-in PHEV) stanowi jeden z najbardziej zaawansowanych i elastycznych systemów wspomagających kierowcę podczas długich tras, jazdy miejskiej czy autostradowej. W przeciwieństwie do typowych tempomatów znanych z aut spalinowych, rozwiązania stosowane w hybrydach muszą współpracować z dwoma (a nawet trzema – w przypadku aut z napędem na cztery koła) źródłami napędu: jednostką spalinową oraz silnikiem elektrycznym. System automatycznej kontroli prędkości stale analizuje bieżące parametry jazdy, położenie pedału gazu oraz obciążenie układu hybrydowego i dostosowuje pracę obu napędów, tak by zapewnić płynne utrzymywanie zadanej prędkości przy minimalnym zużyciu paliwa oraz energii z baterii trakcyjnej. Jeśli warunki pozwalają (lekko z górki, ustabilizowane tempo) – tempomat preferuje tryb elektryczny i ogranicza pracę silnika spalinowego do minimum. Gdy auto wymaga większej mocy (np. wyprzedzanie, pokonanie wzniesienia), momentalnie dołącza silnik spalinowy, a komputer zarządza rozdziałem momentu obrotowego między oba źródła napędu. Dodatkową zaletą tempomatu w hybrydzie jest płynność działania przy funkcji rekuperacji: w momencie zdjęcia nogi z gazu lub jazdy w dół, system automatycznie zwiększa odzyskiwanie energii (ładowanie baterii), jednocześnie niezauważalnie redukując prędkość, by zachować stałe tempo. W nowoczesnych modelach tempomat adaptacyjny (ACC) dodatkowo wykorzystuje dane z radaru i kamer do automatycznego zwalniania i ruszania w korku bez udziału kierowcy, co znacznie podnosi komfort podróży w hybrydach komunikacyjnych. Hybryda może wykorzystywać tempomat w pełnym zakresie prędkości, a efektywność pracy systemu jest zawsze zoptymalizowana przez centralny komputer sterujący całym zespołem napędowym.
