El sistema híbrido del KIA Optima tiene un motor de gasolina y dos máquinas eléctricas. Por tanto, en este aspecto se parece al de Toyota y no al del Grupo Volkswagen, que tiene sólo una. En cambio, por su esquema de funcionamiento, es muy semejante al del Grupo Volkswagen y no al de Toyota.

El motor de gasolina del Optima va unido a una máquina eléctrica mediante un embrague y está máquina eléctrica es la que mueve las ruedas, caja de cambios de por medio, cuando hace de motor. Cuando se decelera, bien frenando o tan solo levantando el pie del acelerador, el motor eléctrico invierte su funcionamiento: las ruedas lo mueven y produce electricidad.

Hasta aquí es básicamente igual que el sistema que tiene un Audi A6 Hybrid o un Volkswagen Touareg Hybrid. La principal diferencia es que el Optima tiene una segunda máquina eléctrica que hace de motor de arranque y también de generador, mientras que el Grupo Volkswagen usa una única máquina eléctrica en vez de dos. Esta segunda máquina no impulsa al coche.

La caja de cambios del Optima es la de convertidor hidráulico de par que KIA usa en otros modelos con motor de gasolina o Diesel pero a la que se le ha sustituido el convertidor por el motor eléctrico que mueve el coche.

La batería es de polímero de litio y tiene 1,4 kWh de capacidad. Como las de iones de litio, es más ligera (pesa 43 kg) y ocupa menos espacio que una de capacidad equivalente de níquel e hidruro metálico. Frente a las de iones de litio, KIA cita como ventaja una mayor duración.

El motor de gasolina es de dos litros de cilindrada, atmosférico, y funciona bajo ciclo Atkinson, no Otto. Da 150 CV y 180 Nm. El eléctrico es síncrono de imanes permanentes, la tensión de funcionamiento es 270 V, da 40 CV y 205 Nm.