混联式混合动力系统可以说是目前较为先进的一种混合动力系统了，与并联式混合动力系统一样，混联式混合动力汽车也有两套驱动系统。不同的地方是混联式混合动力系统增加了一个电动机，一个电动机仅负责驱动车轮，另一个在平时作为发电机，而在汽车需要极限性能时，这个电动机则参与车轮的驱动。

       这样的设置使得混联式混合动力汽车兼具了增程式和并联式的优点，大大提高了混动车的续航里程，使用车成本进一步下降。而这种类型的车缺点也非常明显，更加复杂的结构增加了整车的质量，同时繁琐的控制系统以及增加的电动机增加了整车的生产成本。

代表车型：丰田普锐斯

       丰田新一代普锐斯混合动力版将采用丰田第三代混合动力系统（THS III），其由1.8L VVT-i四缸发动机和一台电动机组成，综合最大输出功率为150马力（110kW），传动部分匹配CVT变速箱。而插电式混合动力版本则采用容量更大的电池组，纯电动模式下续航里程可以达到50公里，平均油耗可以达到1.5L/100km。