El Peugeot 508 HYbrid4 es la versión híbrida del 508 con carrocería berlina —hay otra variante híbrida con carrocería familiar, denominada «RXH»—. Está en venta desde octubre de 2012, a partir de 36 200 € (precio, equipamiento y ficha técnica).

Tiene un motor Diesel 2.0 HDi de 163 CV y otro eléctrico de 37 CV. El primero es el encargado de mover las ruedas delanteras y el otro las traseras. La potencia máxima es de 200 CV. Es el mismo sistema híbrido que tienen los otros dos modelos con esta propulsión que Peugeot comercializa actualmente, el 3008 HYbrid4 y el 508 RXH —una versión del 508 SW—.

El 508 HYbrid4 es 350 € más costoso que la versión Diesel 2.2 HDi de 204 CV. El híbrido da unas prestaciones ligeramente peores y tiene un consumo medio homologado 2,1 l/100 km menor (ficha comparativa). El equipamiento de serie es mucho mayor en el 2.2 HDi de 204 CV —lleva el nivel de equipamiento exclusivo «GT» (ficha comparativa)—.

Frente a otras berlinas híbridas, tiene un precio muy similar a un Citroën DS5 HYbrid4 y es notablemente más asequible que un Mercedes-Benz Clase E 300 BlueTEC HYBRID, un BMW ActiveHybrid 3 y un Lexus GS 450h (listado comparativo). Únicamente el Peugeot y el Citroën tienen motor térmico Diesel; el resto lo tienen de gasolina. Un Toyota Prius, mucho más pequeño y menos potente que el 508 HYbrid4, tiene un precio casi 13 000 € más bajo (ficha comparativa)

El 508 HYbrid4 tiene un consumo medio homologado de 3,6 l/100 km. Es un consumo muy bajo. De los modelos híbridos del mercado español, sólo se acercan a esta cifra el DS5 HYbrid4 y el Toyota Prius (3,8 l/100 km), el primero con el mismo sistema híbrido que el Peugeot y el segundo con uno de motor de gasolina y motor eléctrico. Otros híbridos de tamaño similar al 508 HYbrid4 pero con motor de gasolina en lugar de Diesel gastan más, a partir de 6,0 l/100 km (listado comparativo).

Se puede elegir entre cuatro modos de conducción: «Auto», «Sport», «ZEV» —eléctrico— y «4WD» —traccíón en las cuatro ruedas—. Se selecciona uno u otro mediante un mando giratorio. En este vídeo del 3008 HYbrid4 se puede ver el funcionamiento del sistema híbrido en los cuatro programas.

En el modo «Sport», la caja de cambios funciona con mayor rapidez, varía la respuesta del acelerador y el paso de una marcha a la superior se produce a un régimen mayor.

El sistema híbrido supone que el 508 HYbrid4 tenga 126 litros menos de capacidad de maletero que el 508. Tienen 347 y 473 litros, respectivamente. Lleva suspensión de tipo McPherson en el eje delantero y de paralelogramo deformable en el trasero. Es el mismo tipo de suspensión que tiene el resto de la gama, a excepción de la versión «GT», que tiene paralelogramo deformable en ambos ejes.

Esta versión hibrida del 508 sólo está disponible con el nivel de equipamiento «Allure», el que más elementos tiene de serie de la gama, al margen del «GT» de la variante HDi de 204 CV.

El 508 HYbrid4 se fabrica en la planta que Peugeot tiene en Rennes (Francia).