Model Sは120または240ボルトの標準的なコンセントに接続して、充電することができる。また、Teslaの「Supercharger」を使って、30分でバッテリ容量の50%まで充電することが可能だ。
Model Sでは、40kWh、60kWh、85kWhの3種類のバッテリパックオプションが用意されている。Model Sの走行距離は、現在生産されている電気自動車の中で最長だ。85kWhのバッテリは、5サイクルの米環境保護庁(EPA)のテスト手順で、265マイル(約426.5km)の電気自動車航続距離を達成している。