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純電動車（英語：all-electric vehicle）又稱電池電動車（battery electric vehicle，缩写：BEV），是指完全以由蓄電池供電的電動機推動行走的車輛，而電池的電量由外部電源補充能量[3]，媒體常簡稱作「電動車」，故常與其他以電力推動的車輛（如無軌電車）混淆。
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汉语中常用的“汽車”一詞其实是指使用揮發性燃料（如汽油）的热机（主要是內燃機）车辆[4]，因此純電動車并不是汽車。純電動車自身不排放廢氣，因此不會污染行經路面周遭的空氣[5][6][7]。電動馬達在低速、加速能力及能量效率十分傑出，因此純電動車應用在頻密地加減速的工作車輛（巴士高扭力需求的車輛等）時效率特別高。燃油汽車在停車時引擎仍然需要怠速轉動，如此就白白浪費燃料，同時產生不必要的碳排放及污染，相比之下純電動車在停車時電動機完全靜止，沒有不必要的能量消耗，而且在制動及下坡時可以回收動能以回充電池，提高能量效率，同時減少零件機械損耗，增加可靠性及減少維修的需要。在交通擁擠環境下有特別好的能源效益，對環境污染也較低。
但電動車也會產生不少污染及碳排放，純電動車的排碳主要在其生產過程，特別是電池的製造過程，碳排量比起燃油汽車的製造過程多很多；產生電力給純電用車充電也產生相當碳排放，排碳量視發電方式而有所不同。在整個純電動車的生命週期，包括製造、供電及棄置後的處理等，車所產生的碳排放是否比燃油汽車多要視乎供電給純電動車充電的電源碳排放量多少而定，例如燃煤發電的二氧化碳排放是820g/kWh，天然氣是490g/kWh，太陽能光伏是48g/kWh，聚光太陽能熱發電是27g/kWh，風力發電是12g/kWh。[8]，要真正減少碳排放不是單單使用純電動車就能達到，還要採用潔淨能源發電。[9]
純電動車以蓄電池為車輛提供電力給電動機，電動機把電能轉化為動能，推動車輛[3]，結構上非常簡單，電池模組一般配置在底盤，側撞車輛重心比較低，也會加強提高安全性。特別是電動機在2萬轉內都能有效提供扭力，只需要結構可靠的單速變速箱傳遞，方式可以是像傳統車輛般經差速器傳動到車輪，較新的作法是每個推動輪各自有一個電動機，電動機則直接推動車輪，更省減了差速器與驅動系統，保養車輛的工作與成本可以極大的減少。在電動機通常除用作推動車輛外在剎車時也充作再生制動系統的能量轉換器，把車輛的動能回收轉化為電能重新蓄存放電池中，而汽油車只能將其動能在煞車上摩擦浪費掉變成廢熱。因為電動車所使用的電池是蓄電池[3]把能量存於車上，相等於一般汽車的油箱，在電力用盡後也經由車外輸入電源把電池充電，一般來說最好在夜間返家後，接入離峰電力，隔天一早上滿了就可以出發，至停車位再行駐車充電（或稱目的地充電）。若是長途行車則利用快速充電服務或換電服務，通常設於公路服務區或沿路城市中的站點。
電池性能決定了純電動車的最大行程、充電時間。電池成本佔了整體成本相當大的比重[10][11]，制造電池的排碳量也佔了整個使用週期排碳量相當大部份（43%）。所以電池是純電動車發展的最重要的技術關鍵，重要的電池性能參數有：
現今純電動車所使用的電池有鎳氫電池或鋰離子電池[3]，兩種電池都可以回收再用做儲能等用途，報廢也可以提煉出回收金屬。
現在適合並已用於純電動車的鋰電池有磷酸鐵鋰電池及鈦酸鋰電池。
現時有兩間公司研發鋰鈦電池：
由於鋰離子電池優點多，很多新研究都基於鋰離子電池；其他相關的研究有lithium-manganese spinel batteries[22]、Lithium vanadium oxide、Silicon nanowire[23][24]、silicon nanoparticles[25]及tin nanoparticles[26][27]。
由於電動機（馬達）的功率重量比較內燃機引擎高，在同樣動力輸出下重量較輕，而且扭力穩定，沒有內燃機引擎在轉速低時扭力大幅下降的缺點。一般汽油引擎的效率只有15%（即所消耗汽油有85%被浪費掉，只有15%用作推動汽車），而柴油引擎略好一點，有20%，而電動車用的電動機則有80%以上，效率比內燃機引擎高很多。
由於電動機的扭力穩定而且較內燃機大，可以不靠齒輪增強扭力就足以直接推動車輪。有些純設計每個車輪都由獨立的電動機推動，電動機放近車輪，每個電動機可以個別調整速度，以保持良好的循跡性能，免卻了離合器、變速器、差速器等機械傳動系統的能量損耗，減輕了車身重量，減低了噪音及震蕩，也省卻了部份機械維護工作，增加了可靠性，而且讓出更多車箱空間，讓車廂內的空間佈局更理想[28]。由於電動機體積小，某些設計直接把電動機裝在車輪之內，這種設計叫輪轂電動機或輪內電動機。
使用在純電動車的電動機有多種，大致分為交流電動機及直流電動機。
交流電動機方面則有交流感應電動機，或是有永久磁鐵的永磁同步馬達。由於電池輸出的是直流電，電供電給交流電動機就需要轉換器把直流轉成交流，設計較複雜，效率也較低。但交流感應電動機有較高的扭力，早期特斯拉的電動車就是採用三相四極的交流感應電動機。
直流電動機方面有傳統的串聯直流無刷電動機，效率約有85-90%，最高紀錄達96%[29]，另由步進馬達衍生出來的開關式磁阻電動機-SRM）。 這些電動機全部都是無刷設計，其成本較高，但效率較也較高，且較耐用及所需保養較少。直流無刷電動機及永磁同步馬達需要使用永久磁鐵，當中直流無碳刷電動機的推動相對較簡單。
特斯拉較新的設計用上了新研發的PMSRM（永磁同步磁阻電動機），首次使用在Model 3的AWD版本中用作推動後輪，而前輪則沿用交流的异步电动机，接著，在2019年後生產的modle S及 mode X 也會在前輪使用PMSRM。PMSRM使用永久磁鐵是一種永磁馬達，部份磁場由永久磁鐵提供，而不是需要耗電的電磁體，因此效率較高、較省電，使用PMSRM的Mode 3 效率可達97%，相比未轉用PMSRM的 Model S 及 Model X 只有93%[30]。
純電動車的行駛速度及輸出扭力控制有多種模式，視乎所用電動機種類而定，包括有直流的脈衝寬度調變， 而交流的有頻率調變或電壓調變等，這些方法都是直接改變輸入功率。
車輛行駛時蓄有動能，是燃油經引擎轉化得來的。一般內燃機引擎車輛在剎車時為使車輛停下來，靠摩擦力把動能傳化為熱能，白白浪費了這些能量。包括純電動車在內的電動車則可以把這些能量回收後存放回電池上，叫作再生制動。原理是轉動中的車輪帶動發電機，把動能轉回電能後蓄入電池。再生制動也可以用在下坡時，等同把上斜路時積聚的位能蓄回電池。一般會用電動機當作發電機，而回收能量的效率約小於20%。
Tesla model s使用鋰離子電池充一次電可行大約400km，加速由0至100km/hour（公里/小時）只需3秒。
現今的純電動車性能在多方面都相當不錯，跑車方面，Tesla model s，加速由0至100公里/小時只需3秒，一般房車例如Smart ED0至50km/h是6.5秒，這主要歸功於電動機的性能，但當用在負重較大的用途上時，使用純電動車的還不多，這可能是由於電池的性能及成本所致。在扭力方面是電動機的強項，因此在一般的用途扭力不會是問題。
至於極速，很多純電動車都能達至100km/h以上，像Tesla Roadster一類跑車更達到200km/h以上。
由於電動機的扭力輸出穩定，控制也比內燃機容易，純電動車的行駛較暢順，震動及噪聲也較小[31]；也不需如一般汽車那樣需要經常换档才能確保有足夠動力。例如Tesla Roadster由靜止到極速只需轉一次檔。
純電動車的最大行駛距離一向都未如理想，這完全取決於電池的技術及成本。另外由於路面、交通情況、溫度、負重等多種因素都會令電池的效率、容量有變化，行駛距離不可能準確地掌握。因此需要有在不同路面情況下行駛距離的測試準則，在各地區都有自己的純電動車行程距離測試標準，而也有分為一般行走距離與市區行走距離。美國的標準由美國國家環境保護局定立（EPA標準）。
Tesla Roadster充一次電可行320km在當時是相當少有的例子，Model S更可達426km。因為溫度對電池容量有相當影響，Tesla為確保電池在貼近理想溫度下運作，設計了一套電池溫度控制系統，該系統能利用電動機的廢熱在需要時為電池加熱。[13]其他的型號則差很多，一般現在生產中的型號為多於100至200km/h，例如Mini E就只有240km。整體來說，現今的純電動車的行程未及得上一般汽車。
純電動車的加速性能取決於電池的放電功率大小。早期電動車給人速度不快的印象，但現時純電動車的加速性能已經與一般汽車無異，甚至遠優於引擎，部分性能版本僅需1秒多即可從靜止狀態瞬間加速至100公里以上[32]。
理論上，純電動車的電池能在極短時間內充滿（10分鐘內），但快速充電代價是該次充電所得的電量較少，該次的行駛距離會明顯減少，對電池壽命也有不利影響。另一個限制是現時純電動車的充電時間多是受制於輸電網路的輸出功率，如果使用普通插座充電，例如北美國家最大是1.5kW（110V），3kW（240V），歐洲國家多數能夠提供三相電源，可以有20~30kW，充電時間約為7-20小時，僅能滿足日常所需。
如用專用充電配套(50+ kW)，則可以有10分鐘至4個鐘頭的直流快充，甚至5分鐘充電100km[33]，三菱i-MiEV就可以在30分鐘內充電達80%電量。視乎電池種類大小而定。對於部份使用場合，中等的充電速度（50~75kW，城市超充）已經相當足夠，因為純電動車不一定到充電站才可以充電，只要停泊處有輸電網路能及並略為加建配套就能為純電動車充電，使用者可以在到達目的地後開始充電，離開時車子已經充了一段時間電。[34]
有別於一般汽車的入油情況，充電所需時間與電池容量關係不大，因為同一物料的電池，容量大的，充電電流也可相對應加大。
除充電外，也有直接換上已充滿的電池，只要設計得宜，只要一兩分鐘就可以完成，但電池成本相對高。用換電池方式的話，除非能制訂固定標準，否則各款車所需電池也不同，若自行多買一兩組則成本很高，若由政府或廠商提供則難以同時在各處存放足夠多款電池。而對汽車及更大型的車輛而言，電池體積同重量也不小，要常更換也不是好主意，而且能快速更換電池的設計很難以低成本兼顧安全性。因此目前更換電池的設計只有機車有實用性。
里程焦慮一詞是源自於純電動車的問題，因為電池剩餘容量不能準確得知，所以當電池電量顯示讀數低時，駕駛者不能足夠精確地掌握餘下電量足以行走多遠。
純電動車同樣會產生碳排放及污染，不同的是純電動車把污染及排碳轉移到生產的工廠及發電廠，污染排放位置較遠離人口，也有較好的污染控制可以降低整體空氣污染。一般而言，電動車的能源效率較高（「大型發電廠＋電力傳輸損耗＋充電損耗」是優於「小型內燃機＋變速箱損耗」），而且發電廠的排碳量視乎發電方式而有很大差別，例如若使用燃煤發電，純電動車的碳排放會比混合動力車還高。因此純電動車的碳排放不一定較低，這非常取決於所使用的發電方式；純電動車會被強力推廣的原因是希望提高都會區的空氣品質，使用燃煤發電廠的電動車無法降低溫室氣體排放、但仍可大幅降低其他空氣污染排放。
雖然多數燃煤發電廠在離峰時間的效率較低、此時增加負載所增加的碳排放及污染物都很少，離峰時間充電則碳排放相對較小，但也要考慮燃煤發電本身是就是碳排放最高的發電方式，而且僅在離峰時間充電對有里程焦慮的純電動車來說也較難實行，所以終極議題還是增加核能或綠能等發電方式予以搭配。再者純電動車所使用的鋰電池壽命有限，其生產及棄置一樣會衍生化學類環保的議題。
電動車碳排放量有兩個源頭，一是車輛的生產過程，二是行駛時需要發電廠提供電力，根據英國電動車時代早期2011年的一個報導[9]，以英國2011年時科技的情況：每度電產生500g二氧化碳（500g/kWh）及10%的汽油是生質燃料下，整個產品生命週期，包括生產、使用過程及棄置，各類車輛所產生的二氧化碳如下：
根據2009年時的產業研究，純電車產生二氧化碳是一般汽車的79%，而混合動力車則是87.5%，但若是在發電結構以燃煤發電為主的情況，例如在中國（2009年可再生能源只佔20%），純電動車的總碳排碳量會比混合動力車還高，即使以水力和風力發電為主例如挪威，純電動車會有略為較佳的碳排放[35]。然而，相關的論述沒有提及如果將燃油在運輸過程中的耗能納入考量（例如將汽油透過管線或油罐車運輸至加油站的過程中之耗能），純電動車與混合動力車的單位里程碳排放量誰高誰低仍然不易直接導出結論。
另一個純電動車的二氧化碳來源是電池，制造電池時產生的二氧化碳佔了整個生產程序的43%。所以純電車若要真正能有助減低碳排放量就要以下四點配合：
相對於汽油車在噪音方面純電動車有壓倒性優勢，尤其在汽車密集的市區減低的噪音總量非常可觀[36]，甚至歐洲議會規定2019年後所有新注册的混合动力和纯电动汽车都必须在 2021 年之前安装 AVAS(Acoustic Vehicles Alerting Systems)人造聲音喇叭。该系统将会在车速低于20 km/h 时启动并发出声音，向周围行人和道路使用者提示电动汽车或混合动力汽车的存在[37]，避免其聲音過小使得行人未察覺有車輛靠近，然而在持續長時間時速50km/h以上的行駛場景時電動車和汽油車的噪音無明顯差別，因為此時輪胎與地面摩擦以及輪體轉動噪音已經居於主要占比，但這些多出現在高速公路或城際郊區的場景。
電動車理論中一直有一項課題是每輛車的巨大電池在電動車普及的社會中可做為電池水庫使用，向電網反向供電，類似水力發電中的抽水蓄能電站，在社會用電高峰時能透過智能電網取用停放不用的車輛儲電，舒緩發電廠尖峰時間的壓力，避免建造更多發電廠的的需求。2024年中國江蘇省无锡進行一場反向充电试验，50台國產電動车30分钟反向放电近1000度，[38]可满足133户居民一天用电，参与此次反向充电响应的车主，可获得累计3000度电的其他時段充电额度，初步探索了電池水庫理論在生活中的商業可行性。[39]
2024年1月起中華人民共和國發改委頒布了《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》的法案，[40]計畫到2025年初步建成车與電网互动技术标准体系，全面实施和优化充电峰谷分时电价，市场机制建设和试点示范必須取得重要进展；2030年车网互动实现规模化应用，智能有序充电全面推广等目標，是世界主要電動車國家中首次以法規型態推動電池水庫的實踐理論。[41]
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