L'autonomia è la distanza che un veicolo può percorrere con una batteria completamente carica prima di dover essere ricaricato. In un veicolo elettrico, dipende dalla capacità della batteria, dalla densità energetica, dal peso del veicolo, dall'aerodinamica, dalla velocità di guida, dalla temperatura e dall'efficienza con cui il gruppo motopropulsore utilizza l'energia.
L'autonomia è importante perché determina se un veicolo elettrico è pratico per l'uso quotidiano, i lunghi viaggi e le operazioni di flotta. Un prototipo promettente può comunque essere limitato se la batteria non riesce a immagazzinare abbastanza energia o se il veicolo consuma energia troppo rapidamente. Nell'ingegneria reale, l'autonomia viene misurata e pubblicata in condizioni di test standardizzate, quindi confrontata con la guida nel mondo reale per comprenderne le prestazioni. I miglioramenti nella chimica delle batterie, nella gestione dell'energia e nel design del veicolo contribuiscono tutti ad aumentare l'autonomia senza rendere l'auto più pesante o meno efficiente.