Tesla Model S доступна в двух версиях - базовой и спортивной. Автомобиль оснащается одной из трех литиево-ионных батарей: емкостью 40, 60 и 85 киловатт-час. Запас хода автомобиля составляет от 257 км (при установке батареи наименьшей емкости) до 482 километров. Базовая версия способна разогнаться с 0 до 100 км/ч за 6,5 секунды и максимум до 177 километров в час. Для электрического седана с батареей максимальной емкости эти показатели составят: 5,6 секунды и 201 км/ч соответственно. Спортивная версия разгоняется до 100 км/ч всего за 4,4 секунды, максимальная скорость - 209 километров в час.
Tesla Model S завоевала звание самого быстрого электрокара. На соревнованиях в городе Палм-Бич Tesla проехала четверть мили (402 метра) за 12,7 секунды. С этим результатом она поставила рекорд скорости среди электрокаров и обогнала Dodge Viper SRT10. Автомобиль даже побил скорость разгона, заявленную автопроизводителем. Заявленный разгон от 0 до 100 километров в час - 4,4 секунды, на соревнованиях сотня была преодолена уже через 4 секунды.