El DS5 es el primer Citroën en el que se implanta el sistema de propulsión híbrida estrenado por los Peugeot 3008 y 508 RXH. Este dispositivo es pionero en combinar la acción de un propulsor eléctrico, que mueve las ruedas traseras, con las prestaciones de una mecánica a gasóleo encargado de accionar las delanteras. La asociación depara un innovador sistema de cuatro ruedas motrices a tiempo parcial, altas prestaciones (suma 200 CV), bajo consumo (3,8 litros en las condiciones más favorables) y un nivel de emisiones contaminantes contenido (un mínimo de 99 g/km de CO2). La tarifa oficial de esta variante limpia y eficaz del Citroën más sofisticado parte de 34.950 euros; un DS5 animado por el mismo HDi que participa en el sistema Hybrid4 cuesta 30.000 euros.

Al igual que en los primos de la marca del león, el sistema híbrido coordina el esfuerzo de esa conocida y solvente mecánica 2.0 diésel de 163 CV con una unidad eléctrica que rinde el equivalente a 37 CV. La cooperación entre ambas está tutelada por la electrónica, que gestiona la aportación cualitativa y cuantitativa de cada una atendiendo a las demandas del conductor. Este puede elegir hasta cierto punto el modo de funcionamiento del conjunto (eléctrico, automático, 4x4 y sport) por medio de un mando situado en el cuadro de instrumentos. El vehículo siempre efectúa su arranque en modalidad eléctrica, activo hasta recorrer 4 km o superar los 60km/h. Deceleraciones y retenciones son aprovechadas para recuperar energía y recargar la batería. El modo 4x4, que se puede activar de forma manual a menos de 120, entra en acción automáticamente al detectarse pérdidas de adherencia en las ruedas.

El DS5 Hybrid4 hereda también sistema Stop&Start y caja CMP automática (pilotada) de seis relaciones con posibilidad de control manual. Comparada con la versión convencional HDi, destaca por sus excelentes datos oficiales de consumo y de emisiones. El gasóleo de 163 caballos registra unos impecables registros (4,9 litros de promedio y 129 g/km de CO2), pero el Hybrid4 los aventaja acreditando 3,8 litros a los cien y 99 g/km; en recorridos urbanos, el descenso en el consumo puede alcanzar el 38 % (3,9 frente a 6,3 litros a los cien del HDi). La nueva variante del DS5 homologa una velocidad punta de 211 km/h y demuestra un poder para progresar de 0 a 100 km/h en 8,6 segundos.