Der Antrieb des neuen Fiat 600 Hybrid verbindet zwei Technologien miteinander. Als Verbrenner kommt ein Turbobenziner zum Einsatz, der aus einem Hubraum von 1,2 Litern eine Leistung von 74 kW (100 PS) sowie ein maximales Drehmoment von 205 Newtonmetern produziert. Der effiziente Dreizylinder ist kombiniert mit einem neu entwickelten Doppelkupplungs-Elektrogetriebe mit sechs Gängen, das manuelle Gangwechsel mittels Schaltwippen am Lenkrad gestattet. In das Getriebe ist ein Elektromotor (Riemen-Starter-Generator) integriert, der in bestimmten Fahrsituationen den Benziner mit zusätzlichen 21 kW und 55 Nm Drehmoment unterstützt.

Die Konfiguration optimiert das Start/Stopp-System. Der Riemen-Starter-Generator (RSG) startet den Verbrenner schneller und deutlich vibrationsärmer als ein konventioneller Anlasser. Beim Anfahren wechselt das System nahezu unmerklich vom Elektro- in den Verbrennerbetrieb. Auch beim Beschleunigen hilft der Elektromotor dem Benziner mit zusätzlicher Leistung und Drehmoment, verbessert so die Elastizität bei niedrigen Drehzahlen.

Beim Bremsen arbeitet der RSG als Stromerzeuger. Durch Rekuperation wird elektrische Energie gewonnen, mit der die herkömmliche 12-Volt-Bordbatterie sowie eine zusätzliche Lithium-Ionen-Batterie (48 Volt) aufgeladen werden. Beim Bremsen wird die Leistungsaufnahme des Riemen-Starter-Generators erhöht, auch dabei wird Energie rekuperiert.