Das aus den Genen des Carrera GT und der Porsche-Rennwagen 917 und RS Spyder entwickelte Design ist sehr eng an das der Konzeptstudie von 2010 angelehnt. Im Gegensatz zur Studie verfügt die Serienausführung des auf einem Monocoque aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CfK) aufbauenden Zweisitzers jedoch über ein manuelles Dachsystem mit herausnehmbaren Dachhälften, die im Kofferraum vorne untergebracht werden können. Angetrieben wird der 918 Spyder von einem in dieser Form einzigartigen Plug-in- Hybrid-System. Es besteht aus einem V8-Hochdrehzahlmotor mit einem Hubraum von über vier Litern und mehr als 368 kW (500 PS) Leistung. Das als Mittelmotor installierte Triebwerk basiert auf dem Rennmotor des erfolgreichen Porsche RS Spyder, der seine Effizienz mit dem mehrfachen Gewinn der Michelin Green-XChallenge in der American Le Mans Series, der Le Mans Series und bei den 24 Stunden von Le Mans eindrucksvoll bewiesen hat. Die Kraftübertragung auf die Hinterräder erfolgt über ein kompaktes Porsche-Doppelkupplungsgetriebe (PDK) mit sieben Gängen.

Dazu kommen zwei Elektromaschinen – je eine an Vorder- und Hinterachse – mit zusammen mindestens 160 kW (218 PS) mechanischer Leistung. Diese Konfiguration ermöglicht einen innovativen, variablen Allradantrieb mit unabhängiger Steuerung der Antriebskraft an beiden Achsen. Als Energiespeicher dient eine flüssigkeitsgekühlte Lithium-Ionen-Batterie, die an einer konventionellen Haushaltssteckdose aufgeladen werden kann und eine rein elektrische Reichweite von über 25 Kilometern im NEFZ ermöglicht. Die Ladezeit ist abhängig vom landesspezifischen Stromnetz und beträgt beispielsweise in Deutschland rund drei Stunden. Zur weiteren Reduzierung der Ladezeit ist das optionale Angebot einer Schnelllademöglichkeit geplant.