직렬형 하이브리드 자동차는 엔진과 전기 모터가 직접 연결되어 에너지 효율이 높아진다. 이 방식은 병렬형에 비해 연료 소비를 줄이고 배출가스를 감소시킨다. 따라서 주행 시 전기 모터와 엔진을 효과적으로 조합하여 최적의 성능을 발휘할 수 있다.