Peugeot 308 R HYbrid vychází z hatchbacku 308 a jeho platformy EMP2, přičemž design částečně čerpá z koncepčního vozu Quartz.
Vůz stojí na pneumatikách o rozměru 235/35 R19, kola mají o 80 mm rozšířený rozchod. Karoserie je vyvedena v modrém odstínu využívajícím fluorescenční pigmenty a skleněné částice. Odstín má evokovat jak hybridní pohon, tak barvu historicky vyhrazenou francouzským závodním vozům. Na úrovni zadních dveří se modrý odstín potkává s matně černou.
O pohon se stará přeplňovaná benzínová šestnáctistovka THP s výkonem 270 koní a dvojice elektromotorů, každý o výkonu 115 koní. Jeden je přímo spojený se šestistupňovou manuální převodovkou a druhý roztáčí kola zadní nápravy, což z Peugeotu 308 R Hybrid dělá čtyřkolku.
Výsledných 500 koní stačí na elektronicky omezenou maximální rychlost 250 km/h, zrychlení z 0 na 100 km/h je otázkou necelých čtyř sekund. Podle výrobce vůz emituje jen 70 g CO2 na ujetý kilometr. Lithium-iontová baterie s kapacitou 3 kWh je uložena pod zadními sedadly a palivová nádrž o objemu 50 litrů se přestěhovala do zavazadlového prostoru nad zadní elektromotor.
Brzdový systém vpředu používá vzduchem chlazené kotouče o průměru 380 mm se čtyřmi pístky, vzadu jsou kotouče o průměru 290 mm. Brzdy se však nepoužívají při každém zabrzdění, ale až při razantnějším šlápnutí na pedál, jelikož nejdřív vůz zpomaluje pomocí elektromotorů a tím dobíjí akumulátor.