Odzysk energii podczas hamowania silnikiem to jeden z najistotniejszych mechanizmów sprawiających, że hybryda jest znacznie oszczędniejsza od auta klasycznego. Gdy kierowca zdejmie nogę z gazu lub wybierze tryb „B”/hamowanie rekuperacyjne, silnik elektryczny przechodzi w tryb generatora. Prąd produkowany przez generowanie oporów obrotowych silnika elektrycznego trafia do baterii trakcyjnej, podnosząc jej poziom naładowania. Siła hamowania zależy od poziomu rozładowania baterii (im więcej miejsca w ogniwach, tym mocniejsza rekuperacja), warunków zewnętrznych oraz nastaw systemu zarządzania energią (BMS, ECU). Część energii odzyskiwana jest także automatycznie podczas tradycyjnych hamowań – system używa silnika elektrycznego do wytracania prędkości, a dopiero po określonym momencie do pracy włącza się hamulec cierny. W pojazdach z zaawansowanym stopniem hybrydyzacji ilość odzyskanej energii potrafi pokryć nawet połowę zużycia baterii w cyklu miejskim. Nowoczesne auta pozwalają regulować siłę rekuperacji łopatkami przy kierownicy, trybem „one pedal driving” lub zmiennym oporem pedału gazu. Odzysk energii jest kluczowy nie tylko dla oszczędzania paliwa, ale też dla minimalizowania zużycia hamulców tarczowych i przedłużania ich żywotności. Przekłada się także na dłuższą pracę w trybie EV oraz niższe spalanie w trakcie jazdy w korku czy po mieście.
